JP4020699B2

JP4020699B2 - 投射型カラー表示装置

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Publication number: JP4020699B2
Application number: JP2002152291A
Authority: JP
Inventors: 和宏猪子; 栄齋藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2022-05-27
Also published as: JP2003344833A

Description

【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、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することによってカラー表示を行うカラースクロール方式の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がある。単板式は、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。
【０００３】
「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対し、時分割で順次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。このカラースクロール方式については、特開平４−３１６２９６号公報に記載されている。
【０００４】
図８は、カラースクロール方式について説明するための図で、１／３フレーム分のスクロールの様子を示すものである。カラースクロール方式では、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。
【０００５】
カラースクロール方式を実現する光学システムは、例えば、“ＳｉｎｇｌｅＰａｎｅｌＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅＬＣＤＯｐｔｉｃｓ”，Ｊ.Ａ.Ｓｈｉｍｉｚｕ，ＩＤＷ９９，ＰＰ−９８９−９９２に記載されている。このカラースクロール方式の光学系は、ランプから出射し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に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ており、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。
【０００６】
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、
ｆ（θ）＝ｍ・ｐ・ｃｏｓ（θ）［ｔａｎ（θ）−ｓｉｎ（θ）／｛ｎ²−ｓｉｎ²（θ）｝^1/2］・・・（１）
で表される（１）式に従って移動する。
【０００７】
上記（１）式について、図９を参照して説明する。図９は、プリズム回転式カラースクロール光学系の作用を説明するための図で、時間の変移に従って回転するプリズム状態を、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すものである。図９において、４１はスリット、４２はプリズム、４３はリレーレンズ系、４４はライトバルブである。
【０００８】
上記（１）式において、ｍはリレーレンズ系４３の倍率であり、図９においては図示しないフライアイレンズ系によって集光されてスリット４１を経た光束がｍ倍でライトバルブ上４４に結像することを示す。またｐはプリズム４２の厚さであり、プリズム４２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の変移に応じて回転し、このときの回転角度θは、各速度ωと時間ｔとによってθ＝ωｔで表される。
【０００９】
これによって光軸のシフトが発生し、そのシフト量は、前記文献に記載されているように、
ｐ・ｃｏｓθ（ｔａｎθ−ｔａｎθ’）・・・（２）
となる。（２）式において、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’ ・・・（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’）・・・（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（１）式である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
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開平８−２２００６号公報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。しかし実際には照明領域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、画像の質劣化を招いてしまう。
【００１１】
照明領域移動速度不均一の対策としては、プリズムの回転角度を狭める方法を採用できる。すなわち、通常の四角柱プリズムでは、θ＝−４５°〜４５°の範囲でライトバルブ上の照明領域移動を行っているところを六角柱プリズムを用いることでθ＝−３０°〜３０°で照明領域移動を行い、ｆ（θ）のうちのできるだけ線形に近い部分だけを用いることによってスクロールの移動速度の差を小さく抑える方法がある。θの範囲を狭めるためには、プリズムの形状を通常の四角柱よりも六角，八角など、より面の多い対向平面のある正多角柱にすることが必要である。
【００１２】
しかしながら、プリズムを多角柱にする方法は、プリズムの大型化および成型性の困難さを伴うために、光学系の大型化やコストアップを招くという問題があった。このために、六角柱以上の多角柱プリズムを使用することは困難であり、等速回転の「プリズム回転方式カラースクロール光学系」での画面内の明るさムラを除去することができなかった。
【００１３】
また、照明領域を決めるスリットの幅の設定にも課題があった。原理的なスリット幅Ｗは、ライトバルブ４４のスクロール方向長さｈ，倍率ｍとすると、カラースクロール照明光学系が３原色で異なる光路を経てライトバルブを照明する場合、
Ｗ＝ｈ×ｍ／３・・・（５）
で求められる。しかしながら、光源や各光学部品の分光特性のばらつきや機械的な取付精度、プリズム駆動モータ（図示省略）の回転ムラ、ライトバルブ４４のスクロールバラツキ等の影響によりこの数値は必ずしも最適なものではない。しかも、仮にこの数字が決まったとしても、最適なスリット幅と位置になるように機械的な精度を求めるには限界がある。
【００１４】
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、本発明の１つの目的は、スリット幅を最適化するとともに、画面の明るさのムラを改善したカラースクロール方式の投射型カラー表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、スクロールする照明領域の画面内移動速度の差による画面の明るさのムラを改善するプリズム回転方式カラースクロール光学系を比較的簡単に構成することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１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前記光分離手段で分離されたそれぞれの光を前記ライトバルブ上の異なる領域に照射すべくそれぞれの光の光路を変更する複数のプリズムと、各該プリズムの直前に配置され前記ライトバルブ上の照明領域と相似形状の開口を持つスリットと、前記ライトバルブ上に照射される光を移動させるべく各前記プリズムを回転させるプリズム回転手段とを具備した投射型カラー表示装置において、前記プリズムの回転角度に応じて前記スリットの幅を変化させるスリット幅変更手段を有することを特徴としたものである。
【００１６】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記プリズムに入射する光の進行方向に対し該プリズムの１の面が垂直になる角度を０度とした場合、前記スリット幅変更手段は、前記入射する光の進行方向に対するプリズムの回転角度が−４５度から０度までは前記スリットの幅が単調減少で狭くなるようにし、０度から４５度までは単調増加で広がるようにすることを特徴としたものである。
【００１７】
請求項３の技術手段は、第１の技術手段において、各前記プリズムと前記ライトバルブとの間の光路上に設けられ前記プリズムを経た光束を前記ライトバルブ上に一定の倍率で結像するリレーレンズを有し、前記入射する光の進行方向に対し前記プリズムの１の面が垂直になる角度を０度、時間をｔ、前記光の進行方向に対する前記プリズムの回転角度をθ度、前記リレーレンズの倍率をｍ、前記プリズムの厚さをｐ、前記プリズムの屈折率をｎとし、前記ライトバルブ上の照明領域の位置座標ｆ（θ）が、
ｆ（θ）＝ｍ・ｐ・ｃｏｓ（θ）［ｔａｎ（θ）−ｓｉｎ（θ）／｛ｎ²−ｓｉｎ²（θ）｝^1/2］
で表され、該照明領域の移動速度がｄｆ（θ）／ｄｔで表されるとき、前記プリズムの回転角度が４５度のときのスリット幅と、該回転角度がθ度のときのスリット幅との比Ｗ（θ）が
Ｗ（θ）＝ｄｆ（θ）／ｄｔ÷ｄｆ（４５）／ｄｔ
で表されることを特徴としたものである。
【００１８】
第４の技術手段は、第１乃至３のいずれか１の技術手段において、前記複数のプリズムは、それぞれ所定角度ずつ回転角度の位相がずれていることを特徴としたものである。
【００２０】
第５の技術手段は、第１の技術手段において、前記入射する光の進行方向に対し前記プリズムの１の面が垂直になる角度を０度としたとき、前記スリット幅変更手段は、前記回転角度が−４５度から０度までは回転角度に応じて前記スリット幅を狭くなるような制御をし、０度から４５度までは回転角度に応じてスリットの幅を広くするように制御することを特徴としたものである。
【００２１】
第６の技術手段は、第１乃至４のいずれか１の技術手段において、前記スリット幅変更手段は、前記スリット幅を変更するための駆動手段として圧電素子またはピエゾ素子を用いていることを特徴としたものである。
【００２２】
【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は本発明の一実施の形態に係る投射型カラー液晶表示装置の模式図で、図中、１は光源、２はリフレクタ、３は第１フライアイレンズ、４は第２フライアイレンズ、５は青反射ダイクロイックミラー、６は第１緑反射ダイクロイックミラー、７，８はコンデンサレンズ、９，１０，１１はプリズム、１２は第２緑反射ダイクロイックミラー、１３は赤反射ダイクロイックミラー、１４，１５はリレーレンズ、１６はライトバルブ、１７，１８はアルミミラー、１９は変調回路、２０は投射レンズ、２１，２２，２３はスリットである。
【００２３】
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。光源１は、放物面形状のリフレクタ２の焦点位置に設置され、光源１から発した光束は概略平行光となってリフレクタ２の出射口前方に位置する第１フライアイレンズ３に向けて出射する。
【００２４】
第１フライアイレンズ３は、矩形のレンズセルを多数配列した形状を有するものであり、各レンズセルの形状は、後述するプリズム前方の集光位置における光束断面形状と相似形状になっている。この第１フライアイレンズ３の各レンズセルは、第２フライアイレンズ４の各レンズセルと１対１に対応しており、リフレクタ２より入射した概略平行光が第２フライアイレンズ４の対応する各レンズセルの中心付近に焦点を結ぶように、そのレンズ中心や焦点距離などを決めている。
【００２５】
第１フライアイレンズ３から第２フライアイレンズ４を経た光路は、青反射ダイクロイックミラー５によって青光路と赤緑光路に分岐し、赤緑光路は、第１緑反射ダイクロイックミラー６によって緑光路と赤光路に分岐する。何れの光路に分岐した光束も、各コンデンサレンズ７，８によって、四角柱の各プリズム９，１０，１１の前方に配置された長方形状開口を持つスリット２１，２２，２３に集光する。
【００２６】
これらの各スリット２１，２２，２３は、第１フライアイレンズ３の各レンズセルと光学的に共役な位置関係にある。すなわち、第１フライアイレンズ３の各レンズセルは、第２のフライアイレンズ４及び各コンデンサレンズ７，８によって一定の倍率で各スリット２１，２２，２３に結像させられるのである。各スリット２１，２２，２３に集光した光束は、各プリズム９,１０，１１を経て、第２の緑反射ダイクロイックミラー１２および赤反射ダイクロイックミラー１３によって同一光路上に戻しながら、リレーレンズ１４，１５によってライトバルブ１６上に一定の倍率ｍで結像する。なお、アルミミラー１７，１８は、赤光路と青光路を９０°曲げるために用いられている。
【００２７】
そして、ライトバルブ変調手段である変調回路１９によって、スクロールする各色の照明領域に応じてライトバルブ１６を制御することにより、該ライトバルブ１６で制御した透過光束は、投射レンズ２０によってスクリーン（図示省略）に投射される。
【００２８】
各プリズム９〜１１は、１辺の長さがｐの正方形断面形状の四角柱であり、プリズム回転駆動手段のプリズム駆動モータ（後述する）に駆動されて回転する。このとき、ライトバルブ１６上に結像した長方形状の光束断面は、帯状の照明領域としてスクロールする。照明領域のライトバルブ１６上での位置座標ｆは、プリズム９〜１１の回転角度θに従って前記（１）式のごとく移動する。プリズム９〜１１はそれぞれ一定間隔で回転角度の位相がずれており、これによりライトバルブ１６上の各色の照明領域は異なる位置に結像しながら移動することになる。
【００２９】
ここで、ｎはプリズム９〜１１の屈折率である。この実施の形態における四角柱プリズム９〜１１の場合、照明領域がライトバルブ１６上の上端から下端までスクロールするとき、各プリズム９〜１１は、−４５°から４５°まで回転する。すなわち、プリズム９〜１１が１回転（３６０°）すると、ライトバルブ１６上の照明領域は、４周期でスクロールする。前記（１）式では、プリズム９〜１１の回転角度θがθ＝０°のとき、位置座標ｆ（θ）＝０、すなわち、ライトバルブ１６の中央となり、θ＝４５°または−４５°のときに、位置座標ｆ（θ）は、ライトバルブ１６の上端または下端となる。
【００３０】
プリズム９〜１１の回転角速度をω₀（一定）の等速度回転としたときこの位置座標ｆ（θ）にθ＝ω₀ｔを代入した式の時間微分ｄｆ／ｄｔがライトバルブ１６上の照明領域の移動速度となる。図２は、ライトバルブ１６のスクロール方向長さｈ＝１５ｍｍ，倍率ｍ＝１.５倍，プリズム辺長ｐ＝１３ｍｍ，プリズム屈折率ｎ＝１.７２の場合について、移動時間と移動速度との関係を示す図で、縦軸を移動速度ｄｆ／ｄｔ、横軸を時間ｔとして表したグラフを図２（Ａ）に、そのグラフの基礎となる計算値を図２（Ｂ）に示すものである。
【００３１】
回転角速度ω₀は、１フレーム６０Ｈ_zの画像信号に対して３倍速でスクロールを行っている場合には、
ω₀＝２π／（３×６０×４）＝２８２.７（ｒａｄ／ｓｅｃ）・・・（６）
回転数にして
（ω₀／２π）×６０＝２７００（ｒｐｍ）・・・（７）
となる。このとき、図２に示すように、ライトバルブ１６上の照明領域の移動速度は、時間ｔに対して大きく変動しており、θ＝０（ライトバルブ１６の中央）で最も遅く２３０８（ｍｍ／ｓｅｃ）、θ＝４５°（ライトバルブ１６の端）で最も早く３５４１（ｍｍ／ｓｅｃ）となっていることが分かる。
【００３２】
この移動速度の差は、人間の目がライトバルブ１６上を時間平均で見るときに、ライトバルブ１６の中央に比べてライトバルブ１６の端の位置が暗く見える明るさムラとしてそのまま認識される。つまり、速度比から明るさムラを予測することができ、２３０８／３５４１＝０.６５、すなわち、ライトバルブ１６の中央に対して上下端は約６５％の明るさしかないことが予測される。この移動速度差による明るさムラは、プリズム９〜１１の材料として屈折率ｎが高いものを選ぶことで、低減することができるが、現実的に使用することができる光学材料の範囲で明るさムラを実質的に排除することは困難である。この実施の形態においても、可視域の光学材料の中では屈折率が比較的高いものを使用したプリズム９〜１１であるにも関わらず、一定の回転角速度ω₀では６５％のムラが発生する。従って、プリズムの材料による画質の改善には限界がある。
【００３３】
この実施の形態においては、この明るさムラを解消するために、スリット２１，２２，２３の幅をプリズム９〜１１の回転角度θに応じて変動させ、結果として、ライトバルブ１６上の照明領域の移動速度差による明るさムラを除去する。
【００３４】
光の入射方向に対してプリズムの１の面が垂直になる角度を０度とした場合、時間をｔ、前記光の入射進行方向に対するプリズムの回転角度をθ度とすると、前記ライトバルブ上の照明領域の位置座標ｆ（θ）は（１）式で表され、その移動速度はその時間微分ｄｆ（θ）／ｄｔで表される。このときプリズムの回転角度が４５度のときのスリット幅に対する、回転角度θ度のときのスリット幅の比Ｗ（θ）が、
Ｗ（θ）＝ｄｆ（θ）／ｄｔ÷ｄｆ（４５）／ｄｔ（２）・・・（８）
となるようにスリット幅を変動させれば画面上での明るさムラは除去することができる。
【００３５】
図３は、図２に示した特性を補正するために必要なスリット幅の変動量を（２）式に基づいて算出したもので、縦軸をスリット幅の比Ｗ（４５度でＷ＝１）、横軸を時間ｔ（角度θに比例）として表したグラフを図３（Ａ）に、そのグラフの基礎となる計算値を図３（Ｂ）に示すものである。このようなスリット幅Ｗを最適化するとともに、プリズム位置に応じた幅の変動を実現するために技術的な手段として、例えば、圧電素子やピエゾ素子を利用した方法が知られている。
【００３６】
図４は、貼り合わせ型圧電素子を利用したスリット幅調整・変動機構を示す概略構成図である。スリット幅調整・変動機構の構成としては、支持部２５に固定された貼り合わせ型圧電素子２４の自由端にスリット２１，２２，２３を設け、各プリズム９，１０，１１に対してスリット２１，２２，２３を備えて、これらスリット２１，２２，２３を入射光軸に垂直方向に移動可能とする。スリットを構成する対となる部材は、各プリズム９，１０，１１の光軸センタに対称に配置されて、該プリズムに入射される光の幅Ｗは、この対のスリット部材間の距離によって決定される。
【００３７】
図５及び図６は、貼り合わせ型圧電素子の動作原理を説明するための図で、支持部に固定された貼り合わせ型圧電素子の斜視概略図を図５に、側面概略構成を電源とともに概念的に表す図を図６に示すものである。図５において、２４は圧電素子、２５は支持部で、また図６おいて、２６は電極、２７は分極方向、２８は電源である。
【００３８】
圧電素子２４は、分極方向２７と同一方向に電圧が印加されると縮み、逆方向に電圧が印加されると伸びる性質をもっている。したがって、２枚の圧電素子２４を分極方向をそろえて貼り合わせ、図６に示すように結線して電圧を印加すると、２枚の圧電素子２４のうち、一方は縮もうとし、他方は伸びようとする。その結果、ひずみのつりあいの式
【００３９】
【式１】

【００４０】
但し、上記式１において、Ｋ_dは電圧定数、Ｖは印加電圧、Ｅ₁，Ｅ₂は縦弾性係数、Ｐ₁，Ｐ₂はせん断力、ｔ₁，ｔ₂は圧電素子の厚さ、ｂは圧電素子の幅、ｌは圧電素子の長さである。
式１より、
【００４１】
【式２】

【００４２】
但し、上記式２において、Ｅ₁＝Ｅ₂，ｔ₁＝ｔ₂＝ｔ／２，Ｐ₁＝Ｐ₂の場合の屈曲変形Ｙを生じる。したがって、その先端に載置されたスリットの位置を印加電圧Ｖにより制御できることになる。
【００４３】
以上のような貼り合わせ構造をもつ圧電素子２４において、その入力に対する振幅特性は一般的に電圧に比例することが知られている。したがって、図３に示す適正スリット幅が得られるように電圧を制御して圧電素子２４に印加することで、画面上での明るさムラを除去することができる。
【００４４】
図７は、圧電素子のような振幅制御可能な機構を用いてスリット幅を制御するスリット幅駆動手段の機能ブロック図である。あらかじめ、スリット幅を制御するために用いる設定値Ｔａｂｌｅを用意し、その設定値Ｔａｂｌｅを用いて、高圧駆動回路にて昇圧させた電圧を各圧電素子に印加する。このとき、設定値Ｔａｂｌｅの目標設定値は、ライトバルブ駆動からの同期信号（カラースクロール同期信号）に対して最適な位相遅延をとる必要がある。また、各対となる圧電素子は位相同期が必要となるため、各一対の圧電素子に対し同じ設定Ｔａｂｌｅである方が望ましい。このように、スリット幅の制御を行うことにより、ライトバルブ１６の中心と上下端での明るさの差をなくすことができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のカラースクロール方式の投射型カラー液晶表示装置によれば、プリズムの入射側に備えられたスリットの幅を、該プリズムの回転角度θに応じて変動させることにより、ライトバルブ上の照明領域の移動速度差による明るさムラを改善することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であ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模式図である。
【図２】カラースクロール光学系においてプリズムを等速度回転したときのライトバルブ上の照明領域の移動速度特性を示す図である。
【図３】図２に示した照明領域の移動速度特性を補正するために必要なスリット幅の変動特性を示す図である。
【図４】貼り合わせ型圧電素子の動作原理を説明するための図である。
【図５】貼り合わせ型圧電素子の動作原理を説明するための他の図である。
【図６】貼り合わせ型圧電素子によるスリット幅制御手段の機能ブロック図である。
【図７】圧電素子のような振幅制御可能な機構を用いてスリット幅を制御するスリット幅駆動手段の機能ブロック図である。
【図８】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９】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…リフレクタ、３…第１フライアイレンズ、４…第２フライアイレンズ、５…青反射ダイクロイックミラー、６…第１緑反射ダイクロイックミラー、７，８…コンデンサレンズ、９，１０，１１…プリズム、１２…第２緑反射ダイクロイックミラー、１３…赤反射ダイクロイックミラー、１４，１５…リレーレンズ、１６…ライトバルブ、１７，１８…アルミミラー、１９…変調回路、２０…投射レンズ、２１，２２，２３…スリット。

Claims

光源と、該光源から出射し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前記光分離手段で分離されたそれぞれの光を前記ライトバルブ上の異なる領域に照射すべくそれぞれの光の光路を変更する複数のプリズムと、各該プリズムの直前に配置され前記ライトバルブ上の照明領域と相似形状の開口を持つスリットと、前記ライトバルブ上に照射される光を移動させるべく各前記プリズムを回転させるプリズム回転手段とを具備した投射型カラー表示装置において、前記プリズムの回転角度に応じて前記スリットの幅を変化させるスリット幅変更手段を有することを特徴とする投射型カラー表示装置。
請求項１に記載の投射型カラー表示装置において、前記プリズムに入射する光の進行方向に対し該プリズムの１の面が垂直になる角度を０度とした場合、前記スリット幅変更手段は、前記入射する光の進行方向に対するプリズムの回転角度が−４５度から０度までは前記スリットの幅が単調減少で狭くなるようにし、０度から４５度までは単調増加で広がるようにすることを特徴とする投射型カラー表示装置。
請求項１に記載の投射型カラー表示装置において、各前記プリズムと前記ライトバルブとの間の光路上に設けられ前記プリズムを経た光束を前記ライトバルブ上に一定の倍率で結像するリレーレンズを有し、
前記入射する光の進行方向に対し前記プリズムの１の面が垂直になる角度を０度、時間をｔ、前記光の進行方向に対する前記プリズムの回転角度をθ度、前記リレーレンズの倍率をｍ、前記プリズムの厚さをｐ、前記プリズムの屈折率をｎとし、
前記ライトバルブ上の照明領域の位置座標ｆ（θ）が、
ｆ（θ）＝ｍ・ｐ・ｃｏｓ（θ）［ｔａｎ（θ）−ｓｉｎ（θ）／｛ｎ²−ｓｉｎ²（θ）｝^1/2］
で表され、該照明領域の移動速度がｄｆ（θ）／ｄｔで表されるとき、前記プリズムの回転角度が４５度のときのスリット幅と、該回転角度がθ度のときのスリット幅との比Ｗ（θ）が
Ｗ（θ）＝ｄｆ（θ）／ｄｔ÷ｄｆ（４５）／ｄｔ
で表されることを特徴とする投射型カラー表示装置。
請求項１乃至３のいずれか１に記載の投射型カラー表示装置において、前記複数のプリズムは、それぞれ所定角度ずつ回転角度の位相がずれていることを特徴とする投射型カラー表示装置。
請求項１に記載の投射型カラー表示装置において、前記入射する光の進行方向に対し前記プリズムの１の面が垂直になる角度を０度としたとき、前記スリット幅変更手段は、前記回転角度が−４５度から０度までは回転角度に応じて前記スリット幅を狭くするような制御をし、０度から４５度までは回転角度に応じてスリットの幅を広くするように制御することを特徴とする投射型カラー表示装置。
請求項１乃至４のいずれか１に記載の投射型カラー表示装置において、前記スリット幅変更手段は、前記スリット幅を変更するための駆動手段として圧電素子またはピエゾ素子を用いることを特徴とする投射型カラー表示装置。