(57)【要約】【課題】単板式カラー画像表示装置において高解像度と光利用率の高効率化とを実現する。【解決手段】光源部１からの赤緑青の各色光を回転多面鏡７により走査しながら画像表示パネル４上に導き、矩形短冊状の照明領域を形成する。画像表示パネル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。この映像信号は回転多面鏡７の各反射面の反射率のばらつきに応じて振幅変調されている。これにより、高解像度、高輝度で、フリッカが軽減されたカラー画像を表示できる。【選択図】  図４
2004170462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤、緑、青の各色光を射出する第１の光源部と、
前記第１の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、
前記各色光が反射される前記回転多面鏡の各反射面に対応した振幅調整値で振幅変調された映像信号を前記画像表示パネル駆動回路へ入力する振幅微調整手段と、
前記回転多面鏡の回転中心軸を中心として前記回転多面鏡に取り付けられ、円周方向に着磁されたリング形状の強磁性体と、
前記リング形状の強磁性体に隣接して配置された磁気検出手段と、
前記回転多面鏡の１周の回転を検出する回転検出手段と、
前記磁気検出手段の出力信号及び前記回転検出手段より前記回転多面鏡の回転位相を検出するタイミング検出手段と、
前記画像表示パネルの各画素に入射する光の色の切り替わりタイミングと、その画素を駆動する映像信号の駆動タイミングとを調整する位相補正手段と
を有することを特徴とするカラー画像表示装置。
【請求項２】
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矩形短冊状の照明領域を形成し、これを走査させてカラー表示を行う請求項１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項３】
前記画像表示パネルから出射した光を検出する光検出手段を備え、
前記光検出手段によって検出される、前記回転多面鏡の前記各反射面に対応した光強度に基づいて、前記各反射面に対応した前記振幅調整値が決定される請求項１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項４】
更に、一定振幅の映像信号を発生する一定振幅パターン発生手段を有する請求項１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項５】
更に、前記回転多面鏡の特定の一つの反射面での反射光が前記画像表示パネルに入射したときのみ画像表示を行い、他の反射面での反射光が前記画像表示パネルに入射したときには画像表示を行わないように前記画像表示パネルを駆動するテストパターン発生手段を有する請求項１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項６】
更に、前記回転多面鏡の反射面に向けて光を射出する第２の光源部と、
前記第２の光源部から射出され前記回転多面鏡の前記反射面で反射された光を受光する光センサ部と
を有し、
前記光センサ部によって検出される光強度に基づいて、前記各反射面に対応した前記振幅調整値が決定される請求項１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項７】
赤、緑、青の各色光を射出する第１の光源部と、
前記第１の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、
前記各色光が反射される前記回転多面鏡の各反射面に対応した輝度調整値で前記光源部の輝度調整を行う輝度微調整手段と、
前記回転多面鏡の回転中心軸を中心として前記回転多面鏡に取り付けられ、円周方向に着磁されたリング形状の強磁性体と、
前記リング形状の強磁性体に隣接して配置された磁気検出手段と、
前記回転多面鏡の１周の回転を検出する回転検出手段と、
前記磁気検出手段の出力信号及び前記回転検出手段より前記回転多面鏡の回転位相を検出するタイミング検出手段と、
前記画像表示パネルの各画素に入射する光の色の切り替わりタイミングと、その画素を駆動する映像信号の駆動タイミングとを調整する位相補正手段と
を有することを特徴とするカラー画像表示装置。
【請求項８】
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矩形短冊状の照明領域を形成し、これを走査させてカラー表示を行う請求項７に記載のカラー画像表示装置。
【請求項９】
前記画像表示パネルから出射した光を検出する光検出手段を備え、
前記光検出手段によって検出される、前記回転多面鏡の前記各反射面に対応した光強度に基づいて、前記各反射面に対応した前記輝度調整値が決定される請求項７に記載のカラー画像表示装置。
【請求項１０】
更に、一定振幅の映像信号を発生する一定振幅パターン発生手段を有する請求項７に記載のカラー画像表示装置。
【請求項１１】
更に、前記回転多面鏡の特定の一つの反射面での反射光が前記画像表示パネルに入射したときのみ画像表示を行い、他の反射面での反射光が前記画像表示パネルに入射したときには画像表示を行わないように前記画像表示パネルを駆動するテストパターン発生手段を有する請求項７に記載のカラー画像表示装置。
【請求項１２】
更に、前記回転多面鏡の反射面に向けて光を射出する第２の光源部と、
前記第２の光源部から射出され前記回転多面鏡の前記反射面で反射された光を受光する光センサ部と
を有し、
前記光センサ部によって検出される光強度に基づいて、前記各反射面に対応した前記輝度調整値が決定される請求項７に記載のカラー画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【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１５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１６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１５，図１６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第１の光源部と、前記第１の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、前記各色光が反射される前記回転多面鏡の各反射面に対応した振幅調整値で振幅変調された映像信号を前記画像表示パネル駆動回路へ入力する振幅微調整手段と、前記回転多面鏡の回転中心軸を中心として前記回転多面鏡に取り付けられ、円周方向に着磁されたリング形状の強磁性体と、前記リング形状の強磁性体に隣接して配置された磁気検出手段と、前記回転多面鏡の１周の回転を検出する回転検出手段と、前記磁気検出手段の出力信号及び前記回転検出手段より前記回転多面鏡の回転位相を検出するタイミング検出手段と、前記画像表示パネルの各画素に入射する光の色の切り替わりタイミングと、その画素を駆動する映像信号の駆動タイミングとを調整する位相補正手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、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第１の光源部と、前記第１の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、前記各色光が反射される前記回転多面鏡の各反射面に対応した輝度調整値で前記光源部の輝度調整を行う輝度微調整手段と、前記回転多面鏡の回転中心軸を中心として前記回転多面鏡に取り付けられ、円周方向に着磁されたリング形状の強磁性体と、前記リング形状の強磁性体に隣接して配置された磁気検出手段と、前記回転多面鏡の１周の回転を検出する回転検出手段と、前記磁気検出手段の出力信号及び前記回転検出手段より前記回転多面鏡の回転位相を検出するタイミング検出手段と、前記画像表示パネルの各画素に入射する光の色の切り替わりタイミングと、その画素を駆動する映像信号の駆動タイミングとを調整する位相補正手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１及び第２のカラー画像表示装置は、赤、緑、青の各色光を射出する第１の光源部と、前記第１の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、前記回転多面鏡の回転中心軸を中心として前記回転多面鏡に取り付けられ、円周方向に着磁されたリング形状の強磁性体と、前記リング形状の強磁性体に隣接して配置された磁気検出手段と、前記回転多面鏡の１周の回転を検出する回転検出手段と、前記磁気検出手段の出力信号及び前記回転検出手段より前記回転多面鏡の回転位相を検出するタイミング検出手段と、前記画像表示パネルの各画素に入射する光の色の切り替わりタイミングと、その画素を駆動する映像信号の駆動タイミングとを調整する位相補正手段とを備える。
【００１６】
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パネルのみでカラー表示が可能となる。しかも、画像表示パネル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１５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。
【００１７】
本発明の第１のカラー画像表示装置は、更に、前記各色光が反射される前記回転多面鏡の各反射面に対応した振幅調整値で振幅変調された映像信号を前記画像表示パネル駆動回路へ入力する振幅微調整手段を有する。
【００１８】
これにより、回転多面鏡の各反射面に応じて映像信号が振幅調整されるので、反射面間の反射率のばらつきに起因するフリッカが軽減された画像を表示することができる。
【００１９】
また、本発明の第２のカラー画像表示装置は、更に、前記各色光が反射される前記回転多面鏡の各反射面に対応した輝度調整値で前記光源部の輝度調整を行う輝度微調整手段を有する。
【００２０】
これにより、回転多面鏡の各反射面に応じて光源の輝度調整が行われるので、反射面間の反射率のばらつきに起因するフリッカが軽減された画像を表示することができる。
【００２１】
本発明の上記第１及び第２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矩形短冊状の照明領域を形成し、これを走査させてカラー表示を行うことが好ましい。
【００２２】
これにより、高輝度且つ高解像度の単板式カラー画像表示装置を容易に構成できる。
【００２３】
本発明の上記第１及び第２のカラー画像表示装置において、前記画像表示パネルから出射した光を検出する光検出手段を備え、前記光検出手段によって検出される、前記回転多面鏡の前記各反射面に対応した光強度に基づいて、前記各反射面に対応した前記振幅調整値又は前記輝度調整値が決定されることが好ましい。
【００２４】
これにより、画像表示パネルからの光を実測することによりフリッカの軽減が可能になる。
【００２５】
また、本発明の上記第１及び第２のカラー画像表示装置は、更に、一定振幅の映像信号を発生する一定振幅パターン発生手段を有することが好ましい。
【００２６】
これにより、簡単な方法で回転多面鏡の反射面の反射率のばらつきを検出できるので、反射面ごとの振幅調整値又は輝度調整値を容易に決定できる。
【００２７】
また、本発明の上記第１及び第２のカラー画像表示装置は、更に、前記回転多面鏡の特定の一つの反射面での反射光が前記画像表示パネルに入射したときのみ画像表示を行い、他の反射面での反射光が前記画像表示パネルに入射したときには画像表示を行わないように前記画像表示パネルを駆動するテストパターン発生手段を有することが好ましい。
【００２８】
これにより、反射面ごとの振幅調整値又は輝度調整値を決定する際に、回転多面鏡の回転位相との同期をとる必要がなくなり、応答性に劣った光センサを用いても振幅調整値又は輝度調整値を決定することができる。
【００２９】
また、本発明の上記第１及び第２のカラー画像表示装置は、更に、前記回転多面鏡の反射面に向けて光を射出する第２の光源部と、前記第２の光源部から射出され前記回転多面鏡の前記反射面で反射された光を受光する光センサ部とを有し、前記光センサ部によって検出される光強度に基づいて、前記各反射面に対応した前記振幅調整値又は前記輝度調整値が決定されることが好ましい。
【００３０】
これにより、反射面ごとの振幅調整値又は輝度調整値を決定するために画像表示パネルを特別の映像信号で駆動する必要がなく、通常の画像表示動作中に、又は起動時に、振幅調整値又は輝度調整値を自動動作により決定することができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１４を用いて説明する。
【００３２】
（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（第１の光源部）１、集光手段（第１の光学手段）２、走査光学系（第２の光学手段）３、画像表示パネル４、画像表示パネル駆動回路５、振幅微調整回路（振幅微調整手段）５１、回転多面鏡７、回転多面鏡７を回転駆動するモータ６、リング型強磁性体８、第１磁気センサ（磁気検出手段）１９、マグネット２５と第２磁気センサ２６とからなる回転検出手段、及び光源駆動回路９により主に構成される。
【００３３】
以下動作説明を行う。
【００３４】
光源部１は赤、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を備え、これから出力された赤緑青の各色光は集光手段２にて矩形短冊状に集光されたのち、回転多面鏡７に入射される。回転多面鏡７はモータ駆動回路１０及びモータ６により一定速度で回転されており、ここでの鏡面反射光が走査光学系３を経由して画像表示パネル４上に照射され、画像表示パネル４上には赤緑青の各色光による矩形短冊状の照明領域（像）が形成される。回転多面鏡７の回転により画像表示パネル４上の各色光による照明領域が連続的に走査される。回転多面鏡７の反射面への各色光の主光線の入射位置及び入射角度が相互に異なることにより、画像表示パネル４上の各色光による矩形短冊状の照明領域は相互に重なることなく隣接して一定方向に移動する。
【００３５】
画像表示パネル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。画像表示パネル駆動回路５は、画像表示パネル４の各画素をその画素に入射する色光に応じた表示映像信号５４で駆動する。このように、一方向に移動する赤緑青の３色の矩形短冊像に同期して、画像表示パネル駆動回路５から表示映像信号５４を画像表示パネル４に入力することによりフルカラー表示が可能となる。
【００３６】
画像表示パネル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。
【００３７】
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、画像表示パネル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、画像表示パネル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パネル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１からの光は常に有効に画像表示パネル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。
【００３８】
ＲＧＢ映像信号５３は量子化されて画像表示パネル駆動回路５内の画像メモリ１２に一旦記憶され、ＲＧＢの各矩形短冊像の走査のタイミングに合わせて読み出され、画像表示パネル４に入力されてカラー表示が行われる。前記画像メモリ１２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１５から出力される制御信号１３により行う。メモリ書き込みタイミングジェネレータ１５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１７にてＰＬＬ回路等の手段により発生する水平同期信号ＨＤに同期した分周クロックＣＬＫとが入力される。その結果、ＲＧＢ映像信号の位相に同期したメモリ書き込みが実現する。一方、画像メモリ１２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１６から出力される制御信号１４により行う。
【００３９】
画像表示パネル駆動回路５へ入力されるＲＧＢ映像信号５３は、予め振幅微調整回路５１によって回転多面鏡７の各反射面に対応してＲＧＢ映像信号５２を振幅調整したものである。
【００４０】
画像表示パネル４上のＲＧＢの各矩形短冊像の走査タイミングに合わせて表示映像信号５４を画像表示パネル４に入力する必要がある。そのための構成を説明する。マグネット２５は回転多面鏡７の１回転当たり１回、第２磁気センサ２６の近傍を通過するように回転多面鏡７に配置される。これにより、回転多面鏡７の１回転が検出される。また、リング型強磁性体８が回転多面鏡７の回転中心軸にその中心を一致させて回転多面鏡７の一方の側面に設置され、第１磁気センサ１９がリング型強磁性体８の外周に隣接して配置される。リング型強磁性体８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。Ｎ極及びＳ極からなる着磁対の総数は回転多面鏡７の反射面数ｎの整数ｍ倍（即ちｎ×ｍ対）である。
【００４１】
図２（ａ）は第２磁気センサ２６が出力する検出信号２７、図２（ｂ）は第１磁気センサ１９が出力する検出信号１８の波形を示す。両検出信号１８、２７はタイミング検出回路２４に入力され、図２（ｃ）に示すタイミング信号２９が演算出力される。位相補正回路２３は前記タイミング信号２９に対して位相遅延時間ｄを付与した図２（ｄ）に示す基準タイミング信号２０を出力する。
【００４２】
図３にタイミング検出回路２４及び位相補正回路２３の具体例を示す。センサ検出信号１８、２７より基準となるタイミング信号ＴＰ１（図２（ａ’）参照）を作成する。論理回路動作の詳細説明は省略するが、タイミング信号ＴＰ１を基準にカウンタ回路４０、比較回路４１を動作させ、センサ検出信号１８のｍ個のパルスを１周期とし、回転多面鏡７の１回転当たり反射面数と同数のパルスが出力されるタイミング信号２９が得られる。このタイミング信号２９は回転多面鏡７の回転位相に対応した信号である。タイミング信号２９は位相補正回路２３に入力され、カウンタ回路４３、比較回路４４によりタイミング信号２９に対して時間ｄだけ遅延した遅延信号を出力する。この信号は画像表示パネル４を駆動する際の基準タイミング信号２０として、メモリ読み出しタイミングジェネレータ１６に送られる。
【００４３】
以上の処理において遅延時間ｄの調整を行うことにより画像表示パネル４上のＲＧＢの各色光の走査のタイミングと画像表示パネル４の駆動のタイミングとを合わせること（位相合わせ）ができる。以上の回路処理において整数ｍを十分大きく選ぶことにより、回転多面鏡の回転角を高精度に検出することができ高精度の位相合わせが可能となる。
【００４４】
次に図４から図５を用いて、振幅微調整回路５１によるＲＧＢ映像信号５２の振幅調整の具体例を説明する。
【００４５】
図４は振幅調整値決定方法の具体例を説明する図である。図１に、投写レンズ５５、スクリーン５６、光センサ５７、振幅調整値決定回路５９、映像信号の一定振幅パターン発生回路６０、スイッチ６６が追加されている。スイッチ６６を切り替えて一定振幅パターン発生回路６０から出力された一定振幅パターン信号７０を振幅微調整回路５１へ入力する。この段階では振幅微調整回路５１は映像信号の振幅調整を行わず、入力信号をそのままＲＧＢ映像信号５３として出力する。ＲＧＢ映像信号５３は画像表示パネル駆動回路５へ入力され、画像表示パネル駆動回路５からの表示映像信号５４が画像表示パネル４へ入力され表示が行われる。回転多面鏡７での鏡面反射光は走査光学系３を経由して画像表示パネル４上に照射され、投写レンズ５５を通じてスクリーン５６へ投写される。投写レンズ５５からの射出光は光センサ５７で測定される。光センサ５７からの光センサ出力信号５８と基準タイミング信号２０とは振幅調整値決定回路５９に入力され、振幅調整値が決定される。
【００４６】
図５は図４における振幅調整値決定の信号処理及びタイミングを示した説明図である。図５の（ａ）から（ｄ）は図２の（ａ）から（ｄ）と同様であるため説明を省略する。図５（ｅ）は一定振幅パターン発生回路６０から出力される一定振幅パターン信号７０の例であり、図５（ｆ）は光センサ出力信号５８の例である。画像表示パネル４を駆動する表示映像信号５４は一定振幅パターン信号７０に基づいて生成されているから、理想的にはスクリーン５６上には常に一定輝度の表示がなされるはずである。しかしながら、現実には回転多面鏡７の各反射面の反射率が互いに異なる結果、図５（ｆ）に示すように光センサ出力信号５８は一定ではない。回転多面鏡７のｎ個の反射面にそれぞれ対応した光センサ出力信号５８の強度を図５（ｆ）のようにそれぞれΦ１、Φ２、・・・、Φｎとする。ここでΦ１からΦＮのうち最小値をΦｍｉｎとする。
【００４７】
まず回転多面鏡７のある反射面Ｓ１での反射光によって信号値Φ１の光センサ出力信号５８を得たとする。同様に反射面Ｓｎにより信号値Φｎの光センサ出力信号５８を得たとする。振幅調整値決定回路５９は、全ての反射面について得られた光センサ出力信号５８の信号値Φ１〜Φｎより最小値Φｍｉｎを算出する。こうして得られたΦ１〜Φｎ、Φｍｉｎにより、回転多面鏡７の各反射面ごとの振幅調整値Ａ１＝Φｍｉｎ／Φ１、Ａ２＝Φｍｉｎ／Φ２、・・・、Ａｎ＝Φｍｉｎ／Φｎを演算する。
【００４８】
図６は振幅微調整回路５１の具体例を説明する図である。振幅調整値決定回路５９にて得られた各反射面に対応した振幅調整値Ａ１〜ＡｎはＲＯＭ等のメモリ７２に記憶される。通常の画像表示においては、スイッチ６６が切り替えられて、ＲＧＢ映像信号５２が振幅微調整回路５１に入力される。振幅微調整回路５１では、メモリ７２に記憶された振幅調整値Ａ１〜Ａｎが回転多面鏡７の回転に対応してデータセレクタ４９においてリアルタイムに切換出力される。例えば回転多面鏡７の反射面Ｓ１からの反射光が画像表示パネル４に入射する場合には、乗算率Ａとして振幅調整値Ａ１がセレクトされ、乗算機７１にてＲＧＢ映像信号５２に対してこの乗算率Ａ１が乗算されて、ＲＧＢ映像信号５３として出力される。このときのＲＧＢ映像信号５３の振幅はＲＧＢ映像信号５２の振幅をΦｍｉｎ／Φ１倍されている。この結果、光センサ出力信号５８の信号値はΦｍｉｎとなる。同様にして、回転多面鏡７の反射面Ｓｎからの反射光が画像表示パネル４に入射する場合には、乗算率Ａとして振幅調整値Ａｎがセレクトされ、この結果、光センサ出力信号５８の信号値はΦｍｉｎとなる。
【００４９】
このように振幅変調されたＲＧＢ映像信号５３を画像表示パネル駆動回路５に入力することにより、回転多面鏡７の各反射面の反射率にばらつきが有る場合に、その結果発生する射出光のばらつきを補正することができる。この結果、フリッカが低減された画像を表示できる。
【００５０】
本発明のカラー画像表示装置は、図４に示したように、画像表示パネル４上の画像を投射レンズ５５にてスクリーン５６上に拡大投射する投写型表示装置であっても良いし、画像表示パネル４上の画像を直接観察する直視型表示装置であっても良い。
【００５１】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２に係るカラー画像表示装置の概略構成図である。本実施の形態が実施の形態１と異なるのは、更にスイッチ２２及びテストパターン発生回路３１が追加されている点である。光学系、画像表示パネル駆動回路全般の動作、回転多面鏡の回転検出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、振幅調整値決定方法の具体例を図８、図９を用いて説明する。
【００５２】
図８は実施の形態２の振幅調整値決定方法の具体例を説明する図である。実施の形態１の図４と異なるのは、一定振幅パターン発生回路６０が削除されている点、スイッチ２２及びテストパターン発生回路３１が追加されている点、振幅調整値決定回路５９に基準タイミング信号２０が入力されていない点である。図９は図８における振幅調整値決定の信号処理及びタイミングを示した説明図である。図９の（ａ）から（ｄ）は図２の（ａ）から（ｄ）と同様であるため説明を省略する。
【００５３】
スイッチ２２の設定によりテストパターン発生回路３１から出力されたテストパターン信号７３を画像表示パネル４に入力する。テストパターン信号７３は、図９（ｅ）に示すように、回転多面鏡７の特定の１つの反射面が光を反射する時にのみ表示信号を有し、他の反射面が反射する時には表示信号がない（黒表示）。回転多面鏡７での鏡面反射光は走査光学系３を経由して画像表示パネル４上に照射され、投写レンズ５５を通じてスクリーン５６へ投写される。投写レンズ５５からの射出光は光センサ５７で測定される。光センサ５７からの光センサ出力信号５８は振幅調整値決定回路５９に入力され、振幅調整値が決定される。
【００５４】
図９に示すように、回転多面鏡７の反射面Ｓ１に光が入射される時にのみ、テストパターン発生回路３１からテストパターン信号７３として信号４６が出力されると、光センサ出力信号５８として反射面Ｓ１に対応した信号値（強度）Φ１の信号６７を得る。次に、回転多面鏡７の反射面Ｓ２に光が入射される時にのみ、テストパターン発生回路３１からテストパターン信号７３として信号４７が出力されると、光センサ出力信号５８として反射面Ｓ２に対応した信号値Φ２の信号６８を得る。同様に回転多面鏡７の反射面Ｓｎに光が入射される時にのみ、テストパターン発生回路３１からテストパターン信号７３として信号４８が出力されると、光センサ出力信号５８として反射面Ｓｎに対応した信号値Φｎの信号６９を得る。このようにして、回転多面鏡７の各反射面について、順に光センサ出力信号５８の信号値を求める。ここで、信号４６，４７，４８の強度は同一である。振幅調整値決定回路５９は、全ての反射面について得られた光センサ出力信号５８の信号値Φ１〜Φｎより最小値Φｍｉｎを算出する。こうして得られたΦ１〜Φｎ、Φｍｉｎにより、回転多面鏡７の各反射面ごとの振幅調整値Ａ１＝Φｍｉｎ／Φ１、Ａ２＝Φｍｉｎ／Φ２、・・・、Ａｎ＝Φｍｉｎ／Φｎを演算する。
【００５５】
このようにして振幅調整値決定回路５９にて得られた各反射面に対応した振幅調整値Ａ１〜Ａｎは、実施の形態１の図６で説明したように、振幅微調整回路５１のＲＯＭ等のメモリ７２に記憶される。そして、通常の画像表示においては、実施の形態１で説明したのと同様に、振幅微調整回路５１にて振幅変調されたＲＧＢ映像信号５３が画像表示パネル駆動回路５に入力され、スイッチ２２を経て画像表示パネル４が駆動される。
【００５６】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、回転多面鏡７の各反射面の反射率にばらつきが有る場合に、その結果発生する射出光のばらつきを補正することができる。この結果、フリッカが低減された画像を表示できる。
【００５７】
更に、実施の形態１と異なり、光センサ出力信号５８が、図９（ｆ）の信号６７、６８、６９のように回転多面鏡７の特定の反射面で光が反射される時のみ出力される。この結果、本実施の形態では振幅調整値決定回路５９に基準タイミング信号２０を入力する必要がない。また、光センサ５７の応答性が遅い場合でも、回転多面鏡７の各反射面に対応した光センサ出力５８を確実に得ることができる。
【００５８】
（実施の形態３）
図１０は本発明の実施の形態３に係るカラー画像表示装置の概略構成図である。本実施の形態が実施の形態１と異なるのは、ＬＥＤ（第２の光源部）６１及び光センサ６２が追加されている点、振幅微調整回路５１が振幅微調整回路６４に置き換わっている点である。光学系、画像表示パネル駆動回路全般の動作、回転多面鏡の回転検出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、振幅調整値決定方法についてのみ説明を行う。
【００５９】
ＬＥＤ６１は、これから出射された光が回転多面鏡７の反射面に入射するように設置される。ＬＥＤ６１からの光の回転多面鏡７への入射位置は、光源部１からの各色光の入射位置よりも回転多面鏡７の回転方向の上流側である。ＬＥＤ６１からの光は回転多面鏡７の反射面で反射されて光センサ６２に入射する。光センサ６２は、受光した光の強度に応じた光センサ出力信号６３を出力し、これは振幅微調整回路６４へ入力される。振幅微調整回路６４は光センサ出力信号６３を用いてＲＧＢ映像信号５２の振幅を調整し、ＲＧＢ映像信号５３を出力する。
【００６０】
図１１は振幅調整値決定の信号処理及びタイミングを示した説明図である。図１１の（ａ）から（ｄ）は図２の（ａ）から（ｄ）と同様であるため説明を省略する。図１１（ｅ）は光センサ出力信号６３を示す。ＬＥＤ６１からの光が回転多面鏡７の反射面Ｓ１で反射して光センサ６２に入射した場合の光センサ出力信号６３の信号値（強度）をΦＩＮ１とする。同様に回転多面鏡７の反射面Ｓｎに対応する光センサ出力信号６３の信号値をΦＩＮｎとする。回転多面鏡７の各反射面の反射率が互いに異なる結果、光センサ出力信号６３の強度は、図１１（ｅ）に示したように、回転多面鏡７の回転に従ってΦＩＮ１、ΦＩＮ２、・・・、ΦＩＮｎが繰り返されて変化する。
【００６１】
図１２は振幅微調整回路６４にて振幅調整値が決定される方法の具体例を説明するブロック図である。振幅微調整回路６４へはリアルタイムに光センサ出力信号６３（ΦＩＮ１〜ΦＩＮｎ）が順に入力される。今、ΦＩＮｎが入力された場合を考える。振幅微調整回路６４はΦＩＮｎと現時点で最小値であるΦＩＮ  ｍｉｎとを比較し、ΦＩＮｎ＜ΦＩＮ  ｍｉｎならば最小値ΦＩＮｍｉｎとしてこのΦＩＮｎが設定される。このようにして、回転多面鏡７のｎ個の反射面のそれぞれに対応する光センサ出力信号６３の信号値ΦＩＮ１〜ΦＩＮｎの中での最小値ΦＩＮ  ｍｉｎを求める。ここで、正しい最小値ΦＩＮ  ｍｉｎを算出するためには、信号値ΦＩＮ１〜ΦＩＮｎを全て参照する必要があるため、回転多面鏡７を１回転以上させる必要がある。しかし、回転多面鏡７の１回転に要する期間は、数１０ｍｓから数１００ｍｓ程度であるので、電源起動時から光源部１のランプが安定点灯に至るまでの期間に行えば問題ない。また、本例では、最小値ΦＩＮ  ｍｉｎを装置の運転中、常に算出する方式を説明しているが、電源起動時から回転多面鏡７が最初に数回転する間でのみ算出する方式でも良い。
【００６２】
次に、こうして得られた最小値ΦＩＮ  ｍｉｎを用いて、振幅調整値Ａ＝ΦＩＮ  ｍｉｎ／ΦＩＮｎが演算される。ここで、ΦＩＮｎは順次変化するから、振幅調整値Ａの値も順次変化する。振幅微調整回路６４に入力されたＲＧＢ映像信号５２に対して、乗算機７３にてこの振幅調整値Ａが乗算されて、ＲＧＢ映像信号５３として出力される。このとき、ＲＧＢ映像信号５３の振幅はＲＧＢ映像信号５２の振幅をΦＩＮ  ｍｉｎ／ΦＩＮｎ倍されている。このように振幅変調されたＲＧＢ映像信号５３が画像表示パネル駆動回路５に入力されて、画像表示パネル４が駆動される。
【００６３】
図１１（ｆ）は図４と同様に設置された光センサ５７からの光センサ出力信号５８を示す。光源部１からの光が回転多面鏡７の反射面Ｓ１に入射し、画像表示パネル４で変調され、投写レンズ５５を経た光を図４と同様に設置された光センサ５７で測定すると、光センサ出力信号５８の値は図１１（ｆ）のようにΦＯＵＴ１となる。同様に、回転多面鏡７の反射面Ｓｎで反射された光に対応する光センサ出力信号５８の値はΦＯＵＴｎである。図１１（ｆ）に示すように、ΦＯＵＴ１＝ΦＯＵＴ２＝・・・＝ΦＯＵＴ  ｎとなる。
【００６４】
本実施の形態によれば、回転多面鏡７の各面の反射率が互いに異なるために図１１（ｅ）に示すように光センサ出力信号６３の値が変化する場合であっても、画像表示パネル４から出射される光の強度は図１１（ｆ）に示すようにほぼ一定である。従って、回転多面鏡７の各反射面の反射率にばらつきがある場合でも、フリッカが低減された画像を表示できる。
【００６５】
また、振幅調整値Ａを、画像表示パネル４の表示状態とは無関係に決定できる。
【００６６】
（実施の形態４）
図１３は本発明の実施の形態４に係るカラー画像表示装置の概略構成図である。本実施の形態が実施の形態１と異なるのは、実施の形態１において画像表示パネル駆動回路５の前段に設けられていた振幅微調整回路５１が削除され、光源駆動回路９の前段に輝度微調整回路６５が設けられている点、基準タイミング信号２０がこの輝度微調整回路６５に入力されている点である。光学系、画像表示パネル駆動回路全般の動作、回転多面鏡の回転検出部の動作については実施の形態１と同等であるので説明を省略し、輝度微調整回路６５による輝度調整方法及び輝度調整値決定方法のみ説明を行う。
【００６７】
図１４は輝度微調整回路６５の具体例および輝度調整値を決定する具体例を説明するブロック図である。実施の形態１と同様に設けられた光センサ５７から光センサ出力信号５８の信号値Φ１〜Φｎとその最小値Φｍｉｎを得る。これらより、輝度調整値Ｘ１、Ｘ２、・・・、Ｘｎが、実施の形態１における振幅調整値と同様に、Ｘ１＝Φｍｉｎ／Φ１、Ｘ２＝Φｍｉｎ／Φ２、・・・、Ｘｎ＝Φｍｉｎ／Φｎより演算され、ＲＯＭ等のメモリ７５に記憶される。記憶された輝度調整値Ｘ１〜Ｘｎは、回転多面鏡７の回転の際に、データセレクタ７６によって、光源部１からの光が入射している反射面に対応する輝度調整値が選択されて、リアルタイムに切換出力される。
【００６８】
本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、輝度調整値Ｘを用いて光源部１のランプの輝度を変更する点である。図１４には、光源駆動回路９として、ＡＣ型ランプ点灯回路のブロック図の例を示している。ＰＷＭ回路７７にて、入力された基準電圧ＶｒｅｆによりＰＷＭ波形が作成され、ＤＣ平滑化回路７８にてＤＣ電圧が出力される。ＤＣ電圧は基準電圧Ｖｒｅｆになるようにフィードバック制御される。ＤＣ電圧がフルブリッジ回路７９に入力され、その出力が光源部１のランプに供給される。ここで、前記基準電圧Ｖｒｅｆが輝度調整値Ｘにより変調される。輝度調整値Ｘは回転多面鏡７が回転するとその反射面の反射率のばらつきに応じて変化するので、ＰＷＭ回路７７に入力される基準電圧Ｖｒｅｆが回転多面鏡７の各反射面の反射率に応じて変化する。この結果回転多面鏡７の各反射面の反射率にばらつきが有る場合に、その結果発生する射出光のばらつきを補正することができる。この結果、フリッカが低減された画像を表示できる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、輝度調整値Ｘの決定を実施の形態１の振幅調整値Ａの決定方法と類似の方法により行う例を示したが、本発明はこれに限定されず、実施の形態２，３の振幅調整値Ａの決定方法と類似の方法により輝度調整値Ｘを決定しても良い。
【００７０】
【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パネルのみでカラー表示が可能となる。しかも、画像表示パネル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高輝度の画像表示を実現できる。
【００７１】
更に、回転多面鏡の反射面間の反射率のばらつきに起因するフリッカが軽減された画像を表示することができる。
【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において各種信号の処理及びタイミングを説明するためのタイミングチャート
【図３】本発明の実施の形態１に係るカラー画像表示装置のタイミング検出回路及び位相補正回路のブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係るカラー画像表示装置の振幅調整値の決定方法を説明するためのブロック図
【図５】本発明の実施の形態１に係るカラー画像表示装置において振幅調整値の決定のための各種信号の処理及びタイミングを説明するためのタイミングチャート
【図６】本発明の実施の形態１に係るカラー画像表示装置の振幅微調整回路のブロック図
【図７】本発明の実施の形態２に係るカラー画像表示装置の全体構成図
【図８】本発明の実施の形態２に係るカラー画像表示装置の振幅調整値の決定方法を説明するためのブロック図
【図９】本発明の実施の形態２に係るカラー画像表示装置において振幅調整値の決定のための各種信号の処理及びタイミングを説明するためのタイミングチャート
【図１０】本発明の実施の形態３に係るカラー画像表示装置の全体構成図
【図１１】本発明の実施の形態３に係るカラー画像表示装置において振幅調整値の決定のための各種信号の処理及びタイミングを説明するためのタイミングチャート
【図１２】本発明の実施の形態３に係るカラー画像表示装置の振幅微調整回路のブロック図
【図１３】本発明の実施の形態４に係るカラー画像表示装置の全体構成図
【図１４】本発明の実施の形態４に係るカラー画像表示装置の輝度微調整回路及び光源駆動回路のブロック図
【図１５】従来の単板式投写型カラー画像表示装置の構成図
【図１６】図１５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】
１  光源部
２  集光手段
３  走査光学系
４  画像表示パネル
５  画像表示パネル駆動回路
６  モータ
７  回転多面鏡
８  リング型強磁性体
９  光源駆動回路
１０  モータ駆動回路
１２  画像メモリ
１３  メモリ書き込み制御信号
１４  メモリ読み出し制御信号
１５  メモリ書き込みタイミングジェネレータ
１６  メモリ読み出しタイミングジェネレータ
１７  クロック発生回路
１８  第１磁気センサ検出信号
１９  第１磁気センサ
２０  基準タイミング信号
２３  位相補正回路
２４  タイミング検出回路
２５  マグネット
２６  第２磁気センサ
２７  第２磁気センサ検出信号
２９  タイミング信号
３１  テストパターン発生回路
４９  データセレクタ
５１  振幅微調整回路
５２  ＲＧＢ映像信号
５３  ＲＧＢ映像信号
５４  表示映像信号
５５  投射レンズ
５６  スクリーン
５７  光センサ
５８  光センサ出力信号
５９  振幅調整値決定回路
６０  一定振幅パターン発生回路
６１  ＬＥＤ（第２の光源部）
６２  光センサ
６３  光センサ出力信号
６４  振幅微調整回路
６５  輝度微調整回路
７０  一定振幅パターン信号
７１  乗算機
７２  メモリ
７３  テストパターン信号
７５  メモリ
７６  データセレクタ
【図１】
2004170462.tif 000003
【図２】
2004170462.tif 000004
【図３】
2004170462.tif 000005
【図４】
2004170462.tif 000006
【図５】
2004170462.tif 000007
【図６】
2004170462.tif 000008
【図７】
2004170462.tif 000009
【図８】
2004170462.tif 000010
【図９】
2004170462.tif 000011
【図１０】
2004170462.tif 000012
【図１１】
2004170462.tif 000013
【図１２】
2004170462.tif 000014
【図１３】
2004170462.tif 000015
【図１４】
2004170462.tif 000016
【図１５】
2004170462.tif 000017
【図１６】
2004170462.tif 000018