專利名稱：彩色圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用一個(gè)作為光調(diào)制裝置的光閥進(jìn)行彩色顯示的彩色圖像顯示裝置。另外，本發(fā)明涉及包括這樣的彩色圖像顯示裝置的投影型圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，作為大型影像市場(chǎng)的主力的投影機(jī)是利用光源燈、會(huì)聚透鏡和投影透鏡，將液晶面板(光閥)的圖像放大、使之在屏幕上成像的裝置?，F(xiàn)在實(shí)用化的方式能分成三板式和單板式兩大類。
在前一種三板式液晶投影機(jī)中，利用分色光學(xué)系統(tǒng)將來自白色光源的光分解成紅綠藍(lán)三原色的光后，利用3個(gè)單色液晶面板對(duì)這些光進(jìn)行調(diào)制，分別形成三原色圖像。然后，用調(diào)色光學(xué)系統(tǒng)對(duì)這些圖像進(jìn)行合成，用一個(gè)投影透鏡投影到屏幕上。該方式由于能利用來自光源的白色光的全部光譜，所以光的利用率高，但由于需要3個(gè)液晶面板、分色光學(xué)系統(tǒng)、調(diào)色光學(xué)系統(tǒng)、以及液晶面板之間的會(huì)聚調(diào)整機(jī)構(gòu)，所以價(jià)格比較高。
與此不同，在現(xiàn)有的單板式液晶投影機(jī)中，由于只是簡(jiǎn)單地將在帶有鑲嵌狀的濾色片的液晶面板上形成的圖像放大投影在屏幕上，所以緊湊、價(jià)格低?？墒牵谠摲绞街?，由于利用作為色選擇裝置的濾色片吸收來自光源的白色光中不需要的顏色的光，獲得所需要的顏色的光，所以入射到液晶面板上的白色光只有1/3以下的光透過(或反射)，光的利用率低，難以獲得高亮度的圖像。如果使光源明亮，雖然能提高顯示圖像的亮度，但存在濾色片由于光吸收而發(fā)熱及耐光性的問題，在謀求高亮度化方面存在很大障礙。
近年來，在該單板式中作為消除與濾色片有關(guān)的光損失的方法，設(shè)計(jì)出了一種利用分色鏡和微透鏡陣列代替濾色片，來提高光的利用率的新的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)達(dá)到了商品化程度。
現(xiàn)對(duì)利用分色鏡和微透鏡陣列謀求高效率化的現(xiàn)有的單板式投影型圖像顯示裝置加以說明。圖30是其簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖，圖31是表示圖30中的投影型圖像顯示裝置的光閥的細(xì)部的剖面圖。
投影型圖像顯示裝置900有光源部901、照明裝置903、分色光學(xué)系統(tǒng)907、透射型光閥902、以及投影透鏡908。來自光源部901的白色光利用照明裝置903照射在光閥902的有效區(qū)上。分色光學(xué)系統(tǒng)907由傾斜地配置著的紅反射分色鏡904、綠反射分色鏡905、以及全反射分色鏡906構(gòu)成。通過了照明裝置903的白色光入射到分色光學(xué)系統(tǒng)907并沿著水平方向被分解成紅、綠、藍(lán)三原色后，入射到光閥902中。在透射型光閥902中，在一個(gè)元件內(nèi)沿水平方向排列著各色用的像素，這些各色用的像素能分別獨(dú)立地調(diào)制按照對(duì)應(yīng)于紅、綠、藍(lán)各色光的輸入信號(hào)入射的各色光。
從光源部901射出的白色光被照明裝置903導(dǎo)向分色光學(xué)系統(tǒng)907。入射到這里的光中的紅色光被相對(duì)于入射光傾斜設(shè)置的紅反射分色鏡904反射后沿光軸909傳播。在透過了紅反射分色鏡904的光中，綠色光被相對(duì)于入射光傾斜設(shè)置的綠反射分色鏡905反射后沿光軸910傳播。透過了綠反射分色鏡905的藍(lán)色光入射到反射鏡906而被反射后沿光軸911傳播。光軸909上的紅色光、光軸910上的綠色光、光軸911上的藍(lán)色光透過會(huì)聚透鏡912后，到達(dá)透射型光閥902。
如圖31所示，在透射型光閥902的入射面一側(cè)設(shè)有作為起偏鏡的入射側(cè)偏振片913，入射光中只有任意偏振方向的光透過這里。透射光入射到將上下方向作為縱向的微透鏡917的集合體即微透鏡陣列918上。微透鏡917沿水平方向的寬度相當(dāng)于紅色用像素開口914、綠色用像素開口915、藍(lán)色用像素開口916沿水平方向的寬度之和。沿光軸909傳播、入射角為θ1、傾斜地入射到微透鏡917上的紅色光被會(huì)聚在紅色用像素開口914中，沿光軸910傳播、主光線垂直地入射到上述微透鏡917上的綠色光被會(huì)聚在綠色用像素開口915中，沿光軸911傳播、從與紅色光相反的方向以入射角θ1傾斜地入射到微透鏡917上的藍(lán)色光被會(huì)聚在藍(lán)色用像素開口916中。通過了各色用像素開口的各色光入射到設(shè)置在透射型光閥902的出射面上的出射側(cè)偏振片919上。出射側(cè)偏振片919的偏振軸與入射側(cè)偏振片913的偏振軸正交地配置。入射到應(yīng)進(jìn)行白顯示的像素開口中的色光，在液晶層中其偏振方向大約偏轉(zhuǎn)90度后射出，所以透過出射側(cè)偏振片919后到達(dá)投影透鏡908上。入射到應(yīng)進(jìn)行黑顯示的像素開口中的色光，在液晶層中其偏振方向不偏轉(zhuǎn)地射出，所以被出射側(cè)偏振片919吸收而不到達(dá)投影透鏡908上。透射型光閥902按照像素單元進(jìn)行入射光的偏振方向的偏轉(zhuǎn)，進(jìn)行圖像顯示。
這樣能在提高了光利用率的新結(jié)構(gòu)的單板式投影型圖像顯示裝置中，實(shí)現(xiàn)使來自光源的光無浪費(fèi)地接近于三板方式的高的光利用效率。
可是，在這樣的結(jié)構(gòu)中，假設(shè)從微透鏡917到像素開口的光闌角的半角為θ2，紅光或藍(lán)光的主光線入射到像素開口的入射角為θ3，則作為投影透鏡908要求F數(shù)小于1/(2sin(θ2+θ3))的明亮的透鏡(實(shí)際上F數(shù)為1.0～F1.5)。
因此，實(shí)際情況是即使采用單板式作成一個(gè)顯示裝置，也未明確相對(duì)于投影透鏡大型化、高成本化的三板式的優(yōu)越性。
另外，為了將來自光源的色光導(dǎo)向到對(duì)應(yīng)于各色光的像素上，如要實(shí)現(xiàn)高分辨率，則圖像顯示面板(透射型光閥902)就要求必要的分辨率的3倍的分辨率。因此，圖像顯示面板高成本化，另外，在用透射型光閥作為圖像顯示面板的情況下，透射率下降。此外，在圖像顯示面板的分辨率低的情況下、或者在將圖像放大得很大的情況下，會(huì)看到紅綠藍(lán)各色分離，導(dǎo)致會(huì)聚偏移的圖像品質(zhì)的變壞。
在特開平4-316296號(hào)公報(bào)中提出了針對(duì)這樣的問題的圖像顯示裝置。在圖32中示出了該圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)。
從光源部920發(fā)出的白色光被導(dǎo)入分色光學(xué)系統(tǒng)921。如圖33所示，分色光學(xué)系統(tǒng)921由分色鏡921a、921b和兩個(gè)反射鏡921c、921d構(gòu)成。分色鏡921a反射藍(lán)色光，使綠色光和紅色光透過。另外，分色鏡921b反射紅色光，使綠色光和藍(lán)色光透過。交替地設(shè)置這些分色鏡921a和分色鏡921b。來自光源部920的白色光931中的藍(lán)色光932被分色鏡921a反射后再被反射鏡921d反射，通過照明部922的開口922b。另外，紅色光933被分色鏡921b反射后再被反射鏡921反射，通過照明部922的開口922r。另外，綠色光934透過分色鏡921a、921b兩者后，再通過照明部922的開口922g。照明部922的開口922r、922g、922b呈帶狀(矩形)，紅、綠、藍(lán)各色光從這些開口相鄰地射出。
從照明部922射出的呈帶狀的各色光通過掃描光學(xué)系統(tǒng)924后，分別呈帶狀地照亮單一的透射型光閥(顯示面板)923的不同區(qū)域。利用構(gòu)成掃描光學(xué)系統(tǒng)924的旋轉(zhuǎn)棱鏡924a的作用，呈帶狀的紅、綠、藍(lán)各色光在光閥923上自下至上進(jìn)行掃描。某色光的帶狀照明區(qū)域一旦越過光閥923的有效區(qū)域的最上端，該色光的帶狀照明區(qū)域就再次在光閥923的有效區(qū)域的最下端出現(xiàn)。這樣一來，紅、綠、藍(lán)各色光就能遍及光閥923的全部有效區(qū)域連續(xù)地掃描。照亮光閥923上的各行的色光時(shí)刻在變化，光閥驅(qū)動(dòng)裝置(圖中未示出)利用對(duì)應(yīng)于進(jìn)行照明的色光的信息，驅(qū)動(dòng)各像素。這意味著光閥923的各行在應(yīng)顯示的視頻信號(hào)的每一場(chǎng)被驅(qū)動(dòng)三次。分別輸入個(gè)別的行的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是應(yīng)顯示的圖像信號(hào)中對(duì)應(yīng)于照亮該行的色光的色信號(hào)。用光閥923調(diào)制的各色光被投射透鏡925放大并投影到屏幕(圖中未示出)上。
如果這樣構(gòu)成，則由于將來自白色光源的光分解成三原色，所以幾乎沒有損失地使用來自光源的光，能提高光的利用效率。另外，由于光閥上的各像素分別依次進(jìn)行紅綠藍(lán)顯示，所以也沒有前面所述的三板式中成問題的色偏移，能提供高品質(zhì)的影像。
可是，在以上所示的結(jié)構(gòu)中，來自照明部922的各色光透過上述旋轉(zhuǎn)棱鏡924a時(shí)，光束不被會(huì)聚。旋轉(zhuǎn)棱鏡924a的大小(旋轉(zhuǎn)半徑)必須成為與從照明部922射出的光的照明區(qū)域相一致的大小，旋轉(zhuǎn)棱鏡924a變得又大又重。因此成為使裝置小型化、輕量化的障礙。
另外，由于需要使旋轉(zhuǎn)棱鏡924a旋轉(zhuǎn)的大功率的電動(dòng)機(jī)，所以導(dǎo)致裝置的大型化、高價(jià)化。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有的圖像顯示裝置的問題，提供一種備有利用各色光對(duì)被照明部(光閥)依次進(jìn)行掃描的色光掃描光學(xué)系統(tǒng)、光的利用效率高、價(jià)格適宜、裝置能小型化的彩色圖像顯示裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明有如下結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第一種彩色圖像顯示裝置有分別射出紅、綠、藍(lán)各色光的光源部；來自上述光源部的上述各色光入射的第一光學(xué)系統(tǒng)；從上述第一光學(xué)系統(tǒng)出射的上述各色光入射并反射時(shí)，使上述各色光進(jìn)行掃描的旋轉(zhuǎn)多面鏡；將來自上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的上述各色光導(dǎo)向照明位置的第二光學(xué)系統(tǒng)；配置在上述照明位置上、備有根據(jù)紅、綠、藍(lán)各色信號(hào)調(diào)制入射光的多個(gè)像素的圖像顯示面板；以及用入射到該像素上的光的顏色所對(duì)應(yīng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)上述圖像顯示面板的上述各像素的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路，在上述圖像顯示面板上互相大致平行地形成上述各色光的帶狀照明區(qū)域，通過上述掃描使上述照明區(qū)域連續(xù)地移動(dòng)進(jìn)行彩色顯示，該彩色圖像顯示裝置的特征在于上述各色光的主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上互相不重合，而且在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)方向上以互不相同的角度入射到上述旋轉(zhuǎn)多面鏡上，被上述旋轉(zhuǎn)多面鏡反射的上述各色光的主光線以互不相同的角度入射到上述第二光學(xué)系統(tǒng)后，入射到上述圖像顯示面板的不同位置。
另外，本發(fā)明的第二種彩色圖像顯示裝置有分別射出紅、綠、藍(lán)各色光的光源部；來自上述光源部的上述各色光入射的第一光學(xué)系統(tǒng)；從上述第一光學(xué)系統(tǒng)出射的上述各色光分別入射并反射時(shí)，使上述各色光進(jìn)行掃描的三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡；將來自上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的上述各色光導(dǎo)向照明位置的第二光學(xué)系統(tǒng)；配置在上述照明位置上、備有根據(jù)紅、綠、藍(lán)各色信號(hào)調(diào)制入射光的多個(gè)像素的圖像顯示面板；以及用入射到該像素上的光的顏色所對(duì)應(yīng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)上述圖像顯示面板的上述各像素的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路，在上述圖像顯示面板上互相大致平行地形成上述各色光的帶狀照明區(qū)域，通過上述掃描使上述照明區(qū)域連續(xù)地移動(dòng)進(jìn)行彩色顯示，該彩色圖像顯示裝置的特征在于上述三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡在使旋轉(zhuǎn)軸一致、而且使旋轉(zhuǎn)方向的相位互相錯(cuò)開后被一體化，被上述三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡分別反射的上述各色光的主光線以互不相同的角度入射到上述第二光學(xué)系統(tǒng)后，入射到上述圖像顯示面板的不同位置。
另外，本發(fā)明的第三種彩色圖像顯示裝置有分別射出紅、綠、藍(lán)各色光的光源部；來自上述光源部的上述各色光入射的第一光學(xué)系統(tǒng)；從上述第一光學(xué)系統(tǒng)出射的上述各色光分別入射并反射時(shí)，使上述各色光進(jìn)行掃描的三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡；將來自上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的上述各色光導(dǎo)向照明位置的第二光學(xué)系統(tǒng)；配置在上述照明位置上、備有根據(jù)紅、綠、藍(lán)各色信號(hào)調(diào)制入射光的多個(gè)像素的圖像顯示面板；以及用入射到該像素上的光的顏色所對(duì)應(yīng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)上述圖像顯示面板的上述各像素的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路，在上述圖像顯示面板上互相大致平行地形成上述各色光的帶狀照明區(qū)域，通過上述掃描使上述照明區(qū)域連續(xù)地移動(dòng)進(jìn)行彩色顯示，該彩色圖像顯示裝置的特征在于上述三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡分別繞不同的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，分別在上述三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡上反射的上述各色光的主光線以互不相同的角度入射到上述第二光學(xué)系統(tǒng)后，入射到上述圖像顯示面板的不同位置。
如果采用上述第一至第三彩色圖像顯示裝置，則不使用濾色片，而用沒有各色光專用的像素的光閥，就能進(jìn)行彩色顯示。因此，光的利用效率高，能進(jìn)行分辨率高的顯示。另外，由于用旋轉(zhuǎn)多面鏡構(gòu)成掃描光學(xué)系統(tǒng)，所以能提供小型、低成本的圖像顯示裝置。
在上述第一至第三彩色圖像顯示裝置中，上述第二光學(xué)系統(tǒng)最好是上述照明位置的光線高度與入射光的入射角呈正比地變化的光學(xué)系統(tǒng)。因此，能容易地使圖像顯示面板上的照明區(qū)域移動(dòng)(掃描)。
另外，在上述第一至第三彩色圖像顯示裝置中，在使上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的一個(gè)反射面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角為θp( 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡備有的反射面的個(gè)數(shù))時(shí)，以入射角θp入射到上述第二光學(xué)系統(tǒng)中的光線最好會(huì)聚在上述圖像顯示面板上的上述掃描方向上光線高度為最高的位置。因此，能提高光的利用效率。
另外，在上述第一彩色圖像顯示裝置中，在使入射到上述旋轉(zhuǎn)多面鏡上的各色光的主光線按照上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)方向的順序依次為第一主光線、第二主光線、第三主光線時(shí)，上述第一主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置和上述第二主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角、以及上述第第二主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置和上述第三主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角最好都約為θp/3。因此，各色光的主光線以同一時(shí)間間隔迎來旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面之間的邊界，能顯示抑制了色斑、光斑、閃爍的圖像。
另外，在上述第一彩色圖像顯示裝置中，在使上述第一主光線和上述第二主光線的夾角為θc1，上述第二主光線和上述第三主光線的夾角為θc2時(shí)，最好滿足以下關(guān)系。
(θc1+θc2)×3/2≤2×θp因此，能減少浪費(fèi)而將來自光源部的光用于圖像顯示面板的照明。
另外，上述角度θc1及上述角度θc2最好都大致為2×θp/3。
其次，本發(fā)明的第四種彩色圖像顯示裝置有分別射出紅、綠、藍(lán)各色光的光源部；來自上述光源部的上述各色光入射的第一光學(xué)系統(tǒng)；從上述第一光學(xué)系統(tǒng)出射的上述各色光分別入射并反射時(shí)，使上述各色光進(jìn)行掃描的旋轉(zhuǎn)多面鏡；將來自上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的上述各色光導(dǎo)向照明位置的第二光學(xué)系統(tǒng)；配置在上述照明位置上、備有根據(jù)紅、綠、藍(lán)各色信號(hào)調(diào)制入射光的多個(gè)像素的圖像顯示面板；以及用入射到該像素上的光的顏色所對(duì)應(yīng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)上述圖像顯示面板的上述各像素的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路，在上述圖像顯示面板上互相大致平行地形成上述各色光的帶狀照明區(qū)域，通過上述掃描使上述照明區(qū)域連續(xù)地移動(dòng)進(jìn)行彩色顯示，該彩色圖像顯示裝置的特征在于各色光的上述帶狀的各照明區(qū)域的面積大約等于上述圖像顯示面板的有效區(qū)域的1/3，上述第二光學(xué)系統(tǒng)是上述照明位置的光線高度與入射光的入射角呈正比地變化的光學(xué)系統(tǒng)，在使上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的一個(gè)反射面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角為θp( 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡備有的反射面的個(gè)數(shù))時(shí)，以入射角θp入射到上述第二光學(xué)系統(tǒng)中的光線最好會(huì)聚在上述圖像顯示面板上的上述掃描方向上光線高度為最高的位置，在使入射到上述旋轉(zhuǎn)多面鏡上的各色光的主光線按照上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)方向的順序依次為第一主光線、第二主光線、第三主光線時(shí)，上述第一主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置和上述第二主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角、以及上述第第二主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置和上述第三主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角都約為θp/3，在使上述第一主光線和上述第二主光線的夾角為θc1、上述第二主光線和上述第三主光線的夾角為θc2時(shí)，上述角度θc1及上述角度θc2都大致為2×θp/3。
如果采用上述第四彩色圖像顯示裝置，則不使用濾色片，而用沒有各色光專用的像素的光閥，就能進(jìn)行彩色顯示。因此，光的利用效率高，能進(jìn)行分辨率高的顯示。另外，由于用旋轉(zhuǎn)多面鏡構(gòu)成掃描光學(xué)系統(tǒng)，所以能提供小型、低成本的圖像顯示裝置。
在上述第一至第四彩色圖像顯示裝置中，上述光源部也可以備有射出包含紅、綠、藍(lán)各色光的白色光的光源；以及將上述白色光分解成紅、綠、藍(lán)各色光的分色光學(xué)系統(tǒng)。由于使用白色光源、用分色光學(xué)系統(tǒng)獲得紅、綠、藍(lán)各色光，所以能實(shí)現(xiàn)來自光源的光的利用的高效率化。
在此情況下，從上述分色光學(xué)系統(tǒng)的入射部到出射部的光學(xué)距離最好對(duì)各色光大致相等。因此，能減少在旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上形成的各色光的光點(diǎn)大小的不同，使各色光的聚光效率維持在高水平上。
另外，在上述第一至第四彩色圖像顯示裝置中，上述第二光學(xué)系統(tǒng)最好包含F(xiàn)θ透鏡。因此，能容易地使圖像顯示面板上的照明區(qū)域移動(dòng)(掃描)。
另外，在上述第一至第四彩色圖像顯示裝置中，上述圖像顯示面板最好是透射型光閥?；蛘撸部梢允欠瓷湫凸忾y。
另外，在上述第一至第四彩色圖像顯示裝置中，從上述第一光學(xué)系統(tǒng)至上述圖像顯示面板的光學(xué)系統(tǒng)中的上述掃描方向的照明F數(shù)最好比與其正交方向的照明F數(shù)小。由于使掃描方向的照明F數(shù)相對(duì)地減小，所以在圖像顯示面板上照明區(qū)域沿掃描方向的輪廓不明顯，能防止色純度下降。另外，由于使與掃描方向正交的方向的照明F數(shù)相對(duì)地增大，所以裝置能小型化。
另外，在上述第一至第四彩色圖像顯示裝置中，上述第一光學(xué)系統(tǒng)最好備有帶有矩形開口的光闌。因此，在各色光的光路長(zhǎng)度不同的情況下，也能使在旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上形成的光點(diǎn)的大小大體一致。
另外，在上述第一至第四彩色圖像顯示裝置中，上述光源部最好備有積分儀光學(xué)系統(tǒng)。因此，能確保與圖像顯示面板的掃描方向正交的方向上的照明的均勻性。
上述積分儀光學(xué)系統(tǒng)有第一透鏡陣列和第二透鏡陣列，上述第一光學(xué)系統(tǒng)有第一透鏡和第二透鏡，上述第一透鏡陣列是有形狀相同的矩形開口的微透鏡集合體，上述第二透鏡陣列是與上述第一透鏡陣列的上述微透鏡一一對(duì)應(yīng)的微透鏡集合體，上述第一透鏡陣列的各微透鏡的入射光會(huì)聚在與上述第二透鏡陣列對(duì)應(yīng)的上述微透鏡上，上述第一透鏡陣列的各微透鏡的開口形狀重疊在上述第一透鏡上，重疊在上述第一透鏡上的上述第一透鏡陣列的微透鏡的開口形狀的像經(jīng)過上述第二光學(xué)系統(tǒng)后在上述圖像顯示面板上形成，形成上述帶狀的照明區(qū)域。
上述第一透鏡最好使上述第二透鏡陣列的像通過上述第二透鏡，在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上形成。因此，能使反射面減小，使旋轉(zhuǎn)多面鏡小型化，從而有助于裝置總體的小型化。
另外，上述第二透鏡陣列的微透鏡的集合體的總體形狀最好呈這樣一種形狀，即在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上形成其像時(shí)，其像對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)方向的尺寸小于垂直于該方向的方向上的尺寸。因此，能使反射面在旋轉(zhuǎn)方向上的尺寸減小，使旋轉(zhuǎn)多面鏡小型化，從而有助于裝置總體的小型化。
另外，上述第一透鏡陣列最好備有使曲率中心相對(duì)于開口心中不同而形成的多個(gè)微透鏡，以便入射到上述第一透鏡陣列的各微透鏡上的入射光會(huì)聚在上述第二透鏡陣列的對(duì)應(yīng)的上述微透鏡上。因此，能自由地設(shè)定第二透鏡陣列的微透鏡的配置，例如能使在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上形成的像的形狀最佳化。
另外，上述第二透鏡陣列的上述微透鏡的開口的大小最好對(duì)應(yīng)于由上述第一透鏡陣列形成的像的大小進(jìn)行設(shè)定。因此，既能防止光的利用效率下降，又能使第二透鏡陣列的大小最小化。
另外，上述光源部還備有射出包含紅、綠、藍(lán)各色光的白色光的光源；以及將上述白色光分解成紅、綠、藍(lán)各色光的分色光學(xué)系統(tǒng)，上述積分儀光學(xué)系統(tǒng)最好配置在上述光源和上述分色光學(xué)系統(tǒng)之間。由于使用白色光源、利用分色光學(xué)系統(tǒng)能獲得紅、綠、藍(lán)各色光，所以能實(shí)現(xiàn)來自光源的光的利用的高效率化。另外，在使用放電管作為光源的情況下，也能確保與圖像顯示面板的掃描方向正交的方向上的照明的均勻性。
在此情況下，從上述分色光學(xué)系統(tǒng)的入射部到出射部的光學(xué)距離對(duì)于各色光來說最好大致相等。因此，能減少在旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上形成的各色光的光點(diǎn)大小的不同，使各色光的聚光效率維持在高水平上。
另外，本發(fā)明的投影型圖像顯示裝置備有上述第一至第四種中的任意一種彩色圖像顯示裝置；以及將在上述圖像顯示面板上形成的圖像放大投射的投影光學(xué)系統(tǒng)。由于使用本發(fā)明的上述第一至第四種中的任意一種彩色圖像顯示裝置，所以光的利用效率高，能進(jìn)行分辨率高的顯示，提供小型、低成本的投影型圖像顯示裝置。
附圖的簡(jiǎn)單說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1-(1)的彩色圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示圖1中的彩色圖像顯示裝置的圖像顯示面板的照明狀態(tài)的正視圖。
圖3是表示在圖1中的彩色圖像顯示裝置的旋轉(zhuǎn)多面鏡上形成了紅、綠、藍(lán)光的集合體的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖4A～圖4F是表示在圖1所示的彩色圖像顯示裝置中來自旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射光的變化的形態(tài)、以及照亮圖像顯示面板的各色光進(jìn)行掃描的形態(tài)的圖。
圖5是表示圖1所示的彩色圖像顯示裝置中使用的透射型圖像顯示面板的結(jié)構(gòu)的分解斜視圖。
圖6A是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1-(2)的彩色圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的平面圖，圖6B是其側(cè)視圖。
圖7A～圖7F是表示在圖6A、圖6B所示的彩色圖像顯示裝置中來自旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射光的變化的形態(tài)、以及照亮圖像顯示面板的各色光進(jìn)行掃描的形態(tài)的圖。
圖8A是表示從本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1-(3)的彩色圖像顯示裝置的旋轉(zhuǎn)多面鏡到圖像顯示面板的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖8B是表示從其光源到旋轉(zhuǎn)多面鏡的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖8C是表示其總體結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1-(4)的投影型圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。
圖10是表示在圖9中的投影型圖像顯示裝置的旋轉(zhuǎn)多面鏡上形成紅、綠、藍(lán)光的集合體的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖11是表示圖9所示的投影型圖像顯示裝置中使用的反射型圖像顯示面板的結(jié)構(gòu)的斜視圖。
圖12A是表示從本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2的彩色圖像顯示裝置的光源到圖像顯示面板的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖12B是表示從其光源到旋轉(zhuǎn)多面鏡的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖12C是表示從其旋轉(zhuǎn)多面鏡到圖像顯示面板的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖13是表示在圖12A～圖12C中的彩色圖像顯示裝置的旋轉(zhuǎn)多面鏡上形成紅、綠、藍(lán)光的集合體的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖14A～圖14F是表示圖12A～圖12C所示的彩色圖像顯示裝置中來自旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射光的變化形態(tài)、以及照亮圖像顯示面板的各色光掃描的形態(tài)的圖。
圖15A是表示從本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3的彩色圖像顯示裝置的旋轉(zhuǎn)多面鏡到圖像顯示面板的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖15B是表示從其光源到旋轉(zhuǎn)多面鏡的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖15C是沿著其中央的綠色光路看到的側(cè)視圖。
圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4的彩色圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖17是表示圖16中的彩色圖像顯示裝置的圖像顯示面板的照明狀態(tài)的正視圖。
圖18是說明圖16中的彩色圖像顯示裝置的掃描光學(xué)系統(tǒng)的圖。
圖19是表示在圖16中的彩色圖像顯示裝置的旋轉(zhuǎn)多面鏡上形成紅、綠、藍(lán)光的集合體的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖20A～圖20F是表示圖16所示的彩色圖像顯示裝置中來自旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射光的變化形態(tài)、以及照亮圖像顯示面板的各色光進(jìn)行掃描的形態(tài)的圖。
圖21是表示從本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)5的彩色圖像顯示裝置的光源到旋轉(zhuǎn)多面鏡的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖22是表示從本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)5的彩色圖像顯示裝置的旋轉(zhuǎn)多面鏡到圖像顯示面板的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖23是從與來自本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)5的彩色圖像顯示裝置的光源的出射光相向的方向看到的側(cè)視圖。
圖24A～圖24F是表示圖21～圖23所示的彩色圖像顯示裝置中來自旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射光的變化形態(tài)、以及照亮圖像顯示面板的各色光進(jìn)行掃描的形態(tài)的圖。
圖25是使用圖21～圖23中的彩色圖像顯示裝置的投影型圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。
圖26是表示從本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6的投影型圖像顯示裝置的光源到旋轉(zhuǎn)多面鏡的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖27是表示從本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6的投影型圖像顯示裝置的旋轉(zhuǎn)多面鏡到投射透鏡的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖28是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6的投影型圖像顯示裝置的側(cè)視圖。
圖29是圖26～圖28所示的投影型圖像顯示裝置中使用的第二透鏡陣列的正視圖。
圖30是使用分色鏡和微透鏡陣列的現(xiàn)有的單板式投影型圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。
圖31是表示圖30所示的圖像顯示裝置中使用的光閥的細(xì)部的剖面圖。
圖32是使用掃描光學(xué)系統(tǒng)的現(xiàn)有的單板式投影型圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。
圖33是表示圖32所示的圖像顯示裝置中使用的分色光學(xué)系統(tǒng)的細(xì)部的剖面圖。
實(shí)施發(fā)明用的優(yōu)選形態(tài)(實(shí)施形態(tài)1-(1))圖1是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1-(1)的彩色圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施形態(tài)的彩色圖像顯示裝置由光源部201、會(huì)聚裝置(第一光學(xué)系統(tǒng))202、旋轉(zhuǎn)多面鏡212、掃描光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))203、圖像顯示面板204、圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路205構(gòu)成。
光源部201有射出紅綠藍(lán)各色光的紅色光用光源部207、綠色光用光源部208、以及藍(lán)色光用光源部209，分別在光出射側(cè)備有呈矩形的光出射部206R、206G、206B。從光出射部206R、206G、206B射出的各色光入射到會(huì)聚裝置202的不同色光的第一會(huì)聚透鏡210R、210G、210B上。各入射光分別從第一會(huì)聚透鏡210R、210G、210B射出，通過不同色光的第二會(huì)聚透鏡211R、211G、211B后，被旋轉(zhuǎn)多面鏡212的外緣上的反射面213反射，經(jīng)由掃描光學(xué)系統(tǒng)203的掃描透鏡214，到達(dá)圖像顯示面板204。
圖2中示出了圖像顯示面板204的照明狀態(tài)的一例。從紅色光用光源部207、綠色光用光源部208、以及藍(lán)色光用光源部209射出的各色光分別照亮將圖像顯示面板204的有效像素區(qū)域沿掃描方向204a大約3等分獲得的3個(gè)長(zhǎng)條(帶狀)區(qū)域。即，如圖2所示，紅綠藍(lán)各色光在圖像顯示面板204上形成藍(lán)色光照明區(qū)域(圖2中用“B”表示)、綠色光照明區(qū)域(圖2中用“G”表示)、以及紅色光照明區(qū)域(圖2中用“R”表示)。
如圖3所示，在捕捉旋轉(zhuǎn)多面鏡212旋轉(zhuǎn)過程中的某一瞬間時(shí)，在一個(gè)反射面213上紅、綠、藍(lán)光的集合體(光點(diǎn))101R、101G、101B各主光線互不重合地沿旋轉(zhuǎn)方向212a形成一列。
而且，旋轉(zhuǎn)多面鏡212以旋轉(zhuǎn)軸215為中心，利用圖中未示出的電動(dòng)機(jī)沿旋轉(zhuǎn)方向212a的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
用圖4A～圖4F說明旋轉(zhuǎn)多面鏡212旋轉(zhuǎn)時(shí)反射面213上的反射光的變化的形態(tài)、以及照亮圖像顯示面板204的各色光掃描的形態(tài)。
圖4A～圖4F是每隔一定的時(shí)間間隔示出了旋轉(zhuǎn)多面鏡212的旋轉(zhuǎn)、以及與之相伴隨的圖像顯示面板204被各色光照亮的狀態(tài)的變化情況的圖。在這些狀態(tài)中，在上側(cè)所示的圖像顯示面板204的照明狀態(tài)中，與圖2相同，分別用R、G、B表示紅色光的照明區(qū)域、綠色光的照明區(qū)域、以及藍(lán)色光的照明區(qū)域。另外，在示出了下側(cè)的旋轉(zhuǎn)多面鏡212的旋轉(zhuǎn)和各色光的反射狀態(tài)的圖中，103R、103G、103B分別表示紅色光主光線、綠色光主光線、藍(lán)色光主光線，箭頭表示光的傳播方向。
在時(shí)刻T＝t1時(shí)(圖4A)，紅綠藍(lán)各色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212上的共同的反射面213a上，如圖所示，藍(lán)色光沿旋轉(zhuǎn)方向212a以最大的角度反射，綠色光以比藍(lán)色光稍小的角度反射，紅色光以比綠色光更小的角度反射。因此，各色光以不同的角度入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)203的掃描透鏡214上。掃描光學(xué)系統(tǒng)203是根據(jù)入射光的入射角度來確定照明位置(圖像顯示面板204)處的光線高度的光學(xué)系統(tǒng)。因此，如圖所示，各色光在圖像顯示面板204上的不同位置形成不同色光的第一會(huì)聚透鏡210R、210G、210B的像。即，在圖像顯示面板204上從上開始依次形成藍(lán)色光照明區(qū)域、綠色光照明區(qū)域、紅色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t1開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡212旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t2時(shí)(圖4B)，紅色光及綠色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212上的共同的反射面213a上，但藍(lán)色光入射到旋轉(zhuǎn)過來的新的反射面213b上。這時(shí)特別是藍(lán)色光入射到反射面213b上的入射角變小，所以沿旋轉(zhuǎn)方向212a的反射角變?yōu)樽钚?。因此，綠色光沿旋轉(zhuǎn)方向212a以最大的角度反射，紅色光以比綠色光稍小的角度反射，藍(lán)色光以比紅色光更小的角度反射。因此，如圖所示，各色光在圖像顯示面板204上的不同位置形成不同色光的第一會(huì)聚透鏡210R、210G、210B的像。即，在圖像顯示面板204上從上開始依次形成綠色光照明區(qū)域、紅色光照明區(qū)域、藍(lán)色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t2開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡212進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t3時(shí)(圖4C)，僅紅色光入射到反射面213a上，綠色光及藍(lán)色光入射到共同的反射面213b上。這時(shí)，特別是綠色光入射到反射面213b上的入射角變小，所以沿旋轉(zhuǎn)方向212a的反射角變?yōu)樽钚　Ｒ虼?，紅色光沿旋轉(zhuǎn)方向212a以最大的角度反射，藍(lán)色光以比紅色光稍小的角度反射，綠色光以比藍(lán)色光更小的角度反射。因此，如圖所示，各色光在圖像顯示面板204上的不同位置形成不同色光的第一會(huì)聚透鏡210R、210G、210B的像。即，在圖像顯示面板204上從上開始依次形成紅色光照明區(qū)域、藍(lán)色光照明區(qū)域、綠色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t3開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡212進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t4時(shí)(圖4D)，紅綠藍(lán)各色光入射到共同的反射面213b上。這變成與上述時(shí)刻T＝t1(圖4A)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板204上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
另外，在旋轉(zhuǎn)多面鏡212旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t5時(shí)(圖4E)，紅色光及綠色光入射到共同的反射面213b上，藍(lán)色光入射到新的反射面213c上。這變成與上述時(shí)刻T＝t2(圖4B)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板204上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
另外，在旋轉(zhuǎn)多面鏡212旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t6時(shí)(圖4F)，紅色光入射到反射面213b上，綠色光及藍(lán)色光入射到共同的反射面213c上。這變成與上述時(shí)刻T＝t3(圖4C)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板204上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
如上所述，在圖像顯示面板204上形成的紅綠藍(lán)各色光的帶狀照明區(qū)域沿著掃描方向204a的方向依次移動(dòng)。在圖4A～圖4F中，雖然只示出了特定的期間(時(shí)刻T＝t1～t6)，但旋轉(zhuǎn)多面鏡212是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的，所以各色光的照明區(qū)域在圖像顯示面板204上從下至上(沿掃描方向204a的方向)連續(xù)地移動(dòng)(掃描)，到達(dá)上端的色光的照明區(qū)域返回到下端后，再次從下向上移動(dòng)。由于以相同的時(shí)間間隔連續(xù)地進(jìn)行上述的時(shí)刻t1～t6的切換，所以能進(jìn)行抑制了色斑、光斑、閃爍的照明。
在備有Fθ透鏡功能和在圖像顯示面板204上形成適當(dāng)?shù)恼彰鲄^(qū)域用的變焦功能的光學(xué)系統(tǒng)中形成掃描光學(xué)系統(tǒng)203。在上述的情況下在照明位置形成不同色光的第一會(huì)聚透鏡210R、210G、210B的像，至少在掃描方向204a上不同色光的第一會(huì)聚透鏡210R、210G、210B的像和照明位置上的帶狀的照明區(qū)域(色帶)有共軛關(guān)系。
如圖5所示，圖像顯示面板204由透射型液晶面板216、作為入射側(cè)備有的起偏鏡的入射側(cè)偏振片217、以及作為出射側(cè)備有的檢偏鏡的出射側(cè)偏振片218構(gòu)成。入射側(cè)偏振片217這樣設(shè)定例如使沿著外形呈矩形的短邊方向217a偏振的光透過，將沿著與之正交的方向偏振的光吸收。透過了入射側(cè)偏振片217的光入射到液晶面板216上。在液晶面板216上排列形成多個(gè)像素，能根據(jù)外部信號(hào)在每個(gè)像素開口上改變透射光的偏振方向。這里，在不驅(qū)動(dòng)像素的情況下，使入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度后透過，在驅(qū)動(dòng)的情況下，不改變偏振方向而使之透過。出射側(cè)偏振片218有沿著與入射側(cè)偏振片217正交的方向的偏振特性。即，出射側(cè)偏振片218在外形呈矩形的長(zhǎng)邊方向218a有透射軸，使沿著該方向偏振的光透過。因此，入射到液晶面板216的未被驅(qū)動(dòng)的像素上、使偏振方向改變90度透過的光由于其偏振方向與出射側(cè)偏振片218的透射軸一致，所以能透過這里。另一方面，入射到液晶面板216的被驅(qū)動(dòng)的像素上、不改變偏振方向而透過的光由于其偏振方向與出射側(cè)偏振片218的透射軸正交，所以在這里被吸收。
如果使用這樣構(gòu)成的圖像顯示面板204，則用對(duì)應(yīng)于照明光的顏色的信號(hào)驅(qū)動(dòng)液晶面板216上的各像素，對(duì)各像素進(jìn)行調(diào)制，形成圖像。透過圖像顯示面板204的光到達(dá)觀察者處。由于能高速地進(jìn)行圖4A～圖4F所示的各色光的掃描(在一場(chǎng)時(shí)間內(nèi)最好進(jìn)行至少一次以上由圖4A～圖4F構(gòu)成的一個(gè)單元)，各色圖像在觀察者的視網(wǎng)膜上進(jìn)行合成，能作為沒有色分離的彩色圖像而被看到。
由于以如上的方式構(gòu)成(即，以不同的入射角使各色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212上)，所以即使在使用不備有濾色片這樣的色選擇裝置的圖像顯示面板的情況下，也能進(jìn)行彩色顯示，而且這時(shí)由于圖像顯示面板204上的各像素根據(jù)照亮該像素的光的顏色進(jìn)行顯示，所以分辨率不會(huì)下降。另外由于來自光源部201的光總是有效地被導(dǎo)向到圖像顯示面板204上，所以能實(shí)現(xiàn)較高的光的利用率。
在上述的特開平4-316296號(hào)公報(bào)中記載的現(xiàn)有的顯示裝置(圖32)中，來自照明部的各色光透過旋轉(zhuǎn)的四面棱鏡924a。因此，為了使各色光進(jìn)行掃描，需要棱鏡924a上分離的兩個(gè)面，難以使有效光束小型化，存在裝置總體大型化的問題。與此不同，在本實(shí)施形態(tài)中，由于用作為多角鏡的旋轉(zhuǎn)多面鏡212進(jìn)行各色光的掃描，所以能減小入射到反射面213上的光的有效光束的大小，減小反射面213。因此，能減小旋轉(zhuǎn)多面鏡212，另外，使之旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)也能小型化。因此能實(shí)現(xiàn)裝置總體的小型化、輕量化、降低成本。
在上述的實(shí)施形態(tài)中，作為圖像顯示面板204雖然使用了透射型液晶方式的顯示裝置，但如果有調(diào)制入射光、進(jìn)行顯示的顯示裝置也可以，還能使用反射型液晶方式、反射型鏡面裝置等。但是不言而喻，需要能快速響應(yīng)的顯示裝置。另外，還需要與所使用的顯示裝置一致地使光學(xué)系統(tǒng)(特別是掃描光學(xué)系統(tǒng)203)最佳化。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，如圖1所示，向旋轉(zhuǎn)多面鏡212入射的各色光的主光線中，假設(shè)紅色光的主光線103R和綠色光的主光線103G的夾角為θc1，綠色光的主光線103G和藍(lán)色光的主光線103B的夾角為θc2，旋轉(zhuǎn)多面鏡212的一個(gè)反射面213的旋轉(zhuǎn)方向212a的寬度相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角(中心角)為θp( 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡212備有的反射面213的個(gè)數(shù))，最好以下關(guān)系成立。
(θc1+θc2)×3/2≤2×θp在該關(guān)系式中，不等號(hào)的左邊表示被旋轉(zhuǎn)多面鏡212反射的光的擴(kuò)展。但，這時(shí)不考慮各色光之間的干涉(在各色光具有以主光線為中心的擴(kuò)展的情況下，各色光之間重疊)。不等號(hào)的右邊表示入射光在旋轉(zhuǎn)多面鏡212上掃描的角度范圍。上述關(guān)系式表示在旋轉(zhuǎn)多面鏡212的掃描范圍內(nèi)有入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212上的各色光，意味著沒有光的損失。
(實(shí)施形態(tài)1-(2))在上述實(shí)施形態(tài)1-(1)中，來自光源部的全部色光傾斜地入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212的反射面213上，但也能如圖6A、圖6B所示構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。這里，圖6A是平面圖，圖6B是側(cè)視圖。如圖6A所示，從與旋轉(zhuǎn)多面鏡212的旋轉(zhuǎn)軸大致平行的方向看時(shí)，三條色光中，使中央的色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212上，以便其主光線與旋轉(zhuǎn)多面鏡212的旋轉(zhuǎn)軸交叉。另一方面，如圖6B所示，在包含旋轉(zhuǎn)多面鏡212的旋轉(zhuǎn)軸及上述中央的色光的主光線的平面內(nèi)，使各色光的主光線傾斜地入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212的反射面213上(即，使各色光的主光線相對(duì)于旋轉(zhuǎn)多面鏡212的旋轉(zhuǎn)軸以規(guī)定的角度入射)。在反射面213上反射的各色光利用反射型的掃描光學(xué)系統(tǒng)220而被導(dǎo)向到圖像顯示面板204上。
用圖7A～圖7F說明照亮圖像顯示面板204的各色光掃描的形態(tài)。
圖7A～圖7F是每隔一定的時(shí)間間隔示出了旋轉(zhuǎn)多面鏡212的旋轉(zhuǎn)、以及與之相伴隨的圖像顯示面板204被各色光照亮的狀態(tài)的變化情況的圖。在這些狀態(tài)中，在右側(cè)所示的圖像顯示面板204的照明狀態(tài)中，分別用R、G、B表示紅色光的照明區(qū)域、綠色光的照明區(qū)域、以及藍(lán)色光的照明區(qū)域。另外，在示出了左側(cè)的旋轉(zhuǎn)多面鏡212的旋轉(zhuǎn)和各色光的反射狀態(tài)的圖中，103R、103G、103B分別表示紅色光主光線、綠色光主光線、藍(lán)色光主光線，箭頭表示光的傳播方向。
在時(shí)刻T＝t1時(shí)(圖7A)，紅綠藍(lán)各色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212上的共同的反射面213a上，如圖所示，藍(lán)色光沿與旋轉(zhuǎn)方向212a相反的方向反射，綠色光在掃描光學(xué)系統(tǒng)220的正面方向上反射，紅色光在旋轉(zhuǎn)方向212a上反射。因此，各色光以不同的角度入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)220中。因此，如圖所示，來自由矩形構(gòu)成的光出射部206R、206G、206B的各色光在圖像顯示面板204上的不同位置形成照明區(qū)域。即，在圖像顯示面板204上從左開始依次形成藍(lán)色光照明區(qū)域、綠色光照明區(qū)域、紅色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t1開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡212旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t2時(shí)(圖7B)，藍(lán)色光及綠色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212上的共同的反射面213a上，但紅色光入射到旋轉(zhuǎn)過來的新的反射面213b上。這時(shí)藍(lán)色光沿掃描光學(xué)系統(tǒng)220的正面方向反射，綠色光沿旋轉(zhuǎn)方向212a反射，紅色光沿與旋轉(zhuǎn)方向212a相反的方向反射。因此，如圖所示，來自由矩形構(gòu)成的光出射部206R、206G、206B的各色光在圖像顯示面板204上的不同位置形成照明區(qū)域。即，在圖像顯示面板204上從左開始依次形成紅色光照明區(qū)域、藍(lán)色光照明區(qū)域、綠色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t2開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡212進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t3時(shí)(圖7C)，僅藍(lán)色光入射到反射面213a上，綠色光及紅色光入射到共同的反射面213b上。這時(shí)藍(lán)色光沿旋轉(zhuǎn)方向212a反射，綠色光沿與旋轉(zhuǎn)方向212a相反的方向反射，紅色光沿掃描光學(xué)系統(tǒng)220的正面方向反射。因此，如圖所示，來自由矩形構(gòu)成的光出射部206R、206G、206B的各色光在圖像顯示面板204上的不同位置形成照明區(qū)域。即，在圖像顯示面板204上從左開始依次形成綠色光照明區(qū)域、紅色光照明區(qū)域、藍(lán)色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t3開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡212進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t4時(shí)(圖7D)，紅綠藍(lán)各色光入射到共同的反射面213b上。這變成與上述時(shí)刻T＝t1(圖7A)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板204上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
另外，在旋轉(zhuǎn)多面鏡212旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t5時(shí)(圖7E)，藍(lán)色光及綠色光入射到共同的反射面213b上，紅色光入射到新的反射面213c上。這變成與上述時(shí)刻T＝t2(圖7B)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板204上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
另外，在旋轉(zhuǎn)多面鏡212旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t6時(shí)(圖7F)，藍(lán)色光入射到反射面213b上，綠色光及紅色光入射到共同的反射面213c上。這變成與上述時(shí)刻T＝t3(圖7C)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板204上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
如上所述，在圖像顯示面板204上形成的紅綠藍(lán)各色光的帶狀照明區(qū)域沿著掃描方向204a的方向依次移動(dòng)。在圖7A～圖7F中，雖然只示出了特定的期間(時(shí)刻T＝t1～t6)，但旋轉(zhuǎn)多面鏡212是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的，所以各色光的照明區(qū)域在圖像顯示面板204上從左至右(沿掃描方向204a的方向)連續(xù)地移動(dòng)(掃描)，到達(dá)右端的色光的照明區(qū)域返回到左端后，再次從左向右移動(dòng)。由于以相同的時(shí)間間隔連續(xù)地進(jìn)行上述的時(shí)刻t1～t6的切換，所以能進(jìn)行抑制了色斑、光斑、閃爍的照明。
本實(shí)施形態(tài)1-(2)的結(jié)構(gòu)與實(shí)施形態(tài)1-(1)的結(jié)構(gòu)相比，雖然光學(xué)系統(tǒng)的高度(與旋轉(zhuǎn)多面鏡212的旋轉(zhuǎn)軸大致平行的方向的尺寸)增大，但裝置總體在該方向上的投影面積變小，所以也往往有利于裝置總體的小型化。在性能方面，在實(shí)施形態(tài)1-(1)中，由于每一種色光從第二會(huì)聚透鏡211R、211G、211B到旋轉(zhuǎn)多面鏡212的反射面213的距離都不同，所以每一種色光在反射面213上形成的光點(diǎn)的大小也不同。另一方面，在實(shí)施形態(tài)1-(2)中，由于能將各色光的光路差抑制得較小，所以能將在反射面213上形成的光點(diǎn)的大小的差異抑制在最小限度，能較高地維持會(huì)聚效率。
(實(shí)施形態(tài)1-(3))以下說明能使圖像品質(zhì)比上述的實(shí)施形態(tài)1-(2)更高的實(shí)施形態(tài)1-(3)。
圖8A～圖8C表示實(shí)施形態(tài)1-(3)的彩色圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)，圖8A是表示從旋轉(zhuǎn)多面鏡240到圖像顯示面板224的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖8B是表示從光源221到旋轉(zhuǎn)多面鏡240的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖8C是表示總體結(jié)構(gòu)的平面圖。本實(shí)施形態(tài)的彩色圖像顯示裝置由光源部222、各色光會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)(第一光學(xué)系統(tǒng))230、旋轉(zhuǎn)多面鏡212、掃描光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))223、圖像顯示面板204、以及圖中未示出的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。
光源部222備有通過電極間的放電而形成弧光、產(chǎn)生并射出白色光的光源226；以及將來自光源226的光反射到其旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸上的一個(gè)方向一側(cè)的反射鏡227。來自光源226的光依次通過積分儀光學(xué)系統(tǒng)228、分色光學(xué)系統(tǒng)229、各色光會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)230，入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212上。
積分儀光學(xué)系統(tǒng)228由作為形狀相同的微透鏡的集合體的第一透鏡陣列231、與上述第一透鏡陣列231形狀相同的第二透鏡陣列232、以及會(huì)聚透鏡233構(gòu)成。因此，能將第一透鏡陣列231上的微透鏡的像重疊在構(gòu)成各色光會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)230的第一會(huì)聚透鏡234上，進(jìn)行均勻的照明。
但是，來自積分儀光學(xué)系統(tǒng)228的白色光到達(dá)第一會(huì)聚透鏡234后入射到分色光學(xué)系統(tǒng)229中。分色光學(xué)系統(tǒng)229由相對(duì)于入射光傾斜配置的藍(lán)反射分色鏡235、紅透射分色鏡236、反射鏡237構(gòu)成。如圖8B所示，入射到分色光學(xué)系統(tǒng)229中的白色光被分離成藍(lán)、綠、紅各色光后，重疊在各色光會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)230的第一會(huì)聚透鏡234上。
各色光會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)230由第一會(huì)聚透鏡234、第二會(huì)聚透鏡238、第三會(huì)聚透鏡239構(gòu)成。從第一會(huì)聚透鏡234射出的各色光會(huì)聚在第二會(huì)聚透鏡238上的不同位置。會(huì)聚在這里的光利用第三會(huì)聚透鏡239使光路曲折，以所希望的入射角入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212的反射面213上。利用圖中未示出的電動(dòng)機(jī)，使旋轉(zhuǎn)多面鏡212以旋轉(zhuǎn)軸215為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。與前面所示的實(shí)施形態(tài)1-(1)、1-(2)相同，入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡212上的各色光在圖像顯示面板204上進(jìn)行掃描。因以下的說明重復(fù)而予以省略。
這樣，如果采用本實(shí)施形態(tài)1-(3)，則由于備有分色光學(xué)系統(tǒng)229，所以能有效地將來自金屬鹵化物燈、高壓汞燈這樣的白色光源的光分解成紅、綠、藍(lán)色的光，能與實(shí)施形態(tài)1-(1)、1-(2)同樣地得到利用。
另外，如果采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，則由于使帶狀的照明區(qū)域在圖像顯示面板204上進(jìn)行掃描，所以對(duì)于掃描方向來說，總是能進(jìn)行均勻性良好的照明。可是，對(duì)于與掃描方向正交的方向來說，如實(shí)施形態(tài)1-(1)、1-(2)的光學(xué)系統(tǒng)所示，雖然在作為光源使用中央部和周邊部的亮度的均勻性好的光源的情況下不成問題，但在使用上述的金屬鹵化物燈、高壓汞燈這樣的放電管式的光源的情況下，則為中心部明亮而周邊部暗淡的照明。這是因?yàn)槿绻褂梅烹姽苁降墓庠?，則從反射鏡227射出的光為具有中心部明亮而周邊部暗淡的分布的光的緣故。如果采用本實(shí)施形態(tài)1-(3)，則由于使用積分儀光學(xué)系統(tǒng)228一次就形成亮度均勻的像，將其投射出去，所以即使對(duì)于與圖像顯示面板204的掃描方向正交的方向，也能獲得周邊部的亮度不致下降的良好的圖像。
(實(shí)施形態(tài)1-(4))圖9是實(shí)施形態(tài)1-(4)的投影型圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施形態(tài)的投影型圖像顯示裝置由光源部222、各色光會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)(第一光學(xué)系統(tǒng))252、旋轉(zhuǎn)多面鏡263、掃描光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))244、圖像顯示面板245、投影光學(xué)系統(tǒng)247、以及圖中未示出的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。
光源部222備有通過電極間的放電而形成弧光、產(chǎn)生并射出白色光的光源226；以及備有橢圓形的反射面的反射鏡248。反射鏡248將來自光源226的光會(huì)聚在開口側(cè)前方的反射面的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸上的一點(diǎn)(焦點(diǎn)位置)。
光源部222還備有準(zhǔn)直儀光學(xué)系統(tǒng)249、積分儀光學(xué)系統(tǒng)250、分色光學(xué)系統(tǒng)251。
準(zhǔn)直儀光學(xué)系統(tǒng)249由準(zhǔn)直儀透鏡構(gòu)成，該準(zhǔn)直儀透鏡將由反射鏡248會(huì)聚的光變換成大致平行的光(即，具有等于到會(huì)聚位置的距離的焦距)。
經(jīng)過了準(zhǔn)直儀光學(xué)系統(tǒng)249的平行光入射到積分儀光學(xué)系統(tǒng)250中。積分儀光學(xué)系統(tǒng)250與實(shí)施形態(tài)1-(3)的結(jié)構(gòu)相同，由作為形狀相同的微透鏡的集合體的第一透鏡陣列254、與上述第一透鏡陣列254形狀相同的第二透鏡陣列255、以及會(huì)聚透鏡256構(gòu)成。因此能將第一透鏡陣列254上的微透鏡的像重疊在光闌257上進(jìn)行均勻的照明。
但是，來自積分儀光學(xué)系統(tǒng)250的白色光到達(dá)光闌257后入射到分色光學(xué)系統(tǒng)251中。分色光學(xué)系統(tǒng)251由相對(duì)于入射光傾斜、且互相交叉配置的藍(lán)反射分色鏡258及紅反射分色鏡259、相對(duì)于入射光傾斜配置的全反射鏡260、261構(gòu)成。如圖9所示，入射到分色光學(xué)系統(tǒng)251中的白色光被分離成藍(lán)、綠、紅各色光。各色光分別以不同的角度入射到光闌257上的各不同色光的開口上后，到達(dá)各色光會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)252。
各色光會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)252由藍(lán)色光會(huì)聚透鏡262B、綠色光會(huì)聚透鏡262G、紅色光會(huì)聚透鏡262R構(gòu)成。這些會(huì)聚透鏡262B、262G、262R相對(duì)于光闌257上的開口給予適當(dāng)?shù)钠牧亢笤O(shè)置，因此從會(huì)聚透鏡262B、262G、262R射出的各色光以所希望的入射角入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡263的反射面264上。
這時(shí)，如圖10所示，反射面264上的各色光的主光線沿掃描方向以規(guī)定的間隔互不重疊地配置，但其會(huì)聚狀態(tài)(光點(diǎn))101R、101G、101B與實(shí)施形態(tài)1-(1)不同，為一部分重疊。色光即使在反射面264上重疊，這里的關(guān)系也并非直接反映在照明位置(圖像顯示面板)上。后面所述的掃描光學(xué)系統(tǒng)244由入射角決定照明位置處的光線高度，所以即使各色光重疊在反射面264上，但如果向掃描光學(xué)系統(tǒng)244的入射角不同，則各色光也能在照明位置分離。通過使各色光的光點(diǎn)重疊在反射面264上，能減小反射面264，所以能使旋轉(zhuǎn)多面鏡263變小，有助于裝置總體的小型化、輕量化。但是，離開主光線而與相鄰的色光重疊的部分中的一部分光的反射角變得非常大，不能進(jìn)入掃描光學(xué)系統(tǒng)244中，損失增大，所以希望減少這里的色光的重疊。
旋轉(zhuǎn)多面鏡263以旋轉(zhuǎn)軸265為旋轉(zhuǎn)軸，利用圖中未示出的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。與前面所示的實(shí)施形態(tài)1-(1)～1-(3)相同，入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡263上的各色光反射后到達(dá)掃描光學(xué)系統(tǒng)244。
掃描光學(xué)系統(tǒng)244由有效地覆蓋旋轉(zhuǎn)多面鏡263的掃描角度范圍、根據(jù)入射光的入射角將入射光會(huì)聚在像的高度方向的不同位置的Fθ透鏡266；以及將來自Fθ透鏡266的光變換成所希望的放大率的變焦透鏡267。
這樣一來，利用掃描光學(xué)系統(tǒng)244，用旋轉(zhuǎn)多面鏡263進(jìn)行掃描的各色光在反射型圖像顯示面板245上進(jìn)行掃描。這時(shí)關(guān)于各色光的掃描因與實(shí)施形態(tài)1-(1)重復(fù)，所以就省略了。
如圖11所示，反射型圖像顯示面板245由反射型液晶面板268、在入射光的光路上備有的作為起偏鏡的入射側(cè)偏振片269、以及在被反射的光的光路上備有的作為檢偏鏡的出射側(cè)偏振片270構(gòu)成。入射側(cè)偏振片269這樣設(shè)定例如使沿著外形呈矩形的短邊方向269a偏振的光透過，將沿著與之正交的方向偏振的光吸收。透過了入射側(cè)偏振片269的光入射到反射型液晶面板268上。在反射型液晶面板268上排列形成多個(gè)像素，能根據(jù)外部信號(hào)在每個(gè)像素開口上改變反射光的偏振方向。這里，在不驅(qū)動(dòng)像素的情況下，使入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度后反射，在驅(qū)動(dòng)的情況下，不改變偏振方向而使之反射。出射側(cè)偏振片270有沿著與入射側(cè)偏振片269正交的方向的偏振特性。即，出射側(cè)偏振片270沿著外形呈矩形的長(zhǎng)邊方向270a有透射軸，使沿著該方向偏振的光透過。因此，入射到反射型液晶面板268的未被驅(qū)動(dòng)的像素上、使偏振方向改變90度反射的光由于其偏振方向與出射側(cè)偏振片270的透射軸一致，所以能透過這里。另一方面，入射到反射型液晶面板268的被驅(qū)動(dòng)的像素上、不改變偏振方向而反射的光由于其偏振方向與出射側(cè)偏振片270的透射軸正交，所以在這里被吸收。
如果使用這樣構(gòu)成的反射型圖像顯示面板245，則用對(duì)應(yīng)于照明光的顏色的信號(hào)驅(qū)動(dòng)反射型液晶面板268上的各像素，通過對(duì)各像素進(jìn)行調(diào)制，能形成圖像。
透過出射側(cè)偏振片270的光入射到構(gòu)成圖9所示的投影光學(xué)系統(tǒng)247的投影透鏡上，反射型液晶面板268上的圖像被放大投影到圖中未示出的屏幕上。這時(shí)由于能高速地進(jìn)行與圖4A～圖4F同樣的各色光在反射型液晶面板268上的掃描(在一場(chǎng)時(shí)間內(nèi)最好進(jìn)行至少一次以上由圖4A～圖4F構(gòu)成的一個(gè)單元)，各色圖像在觀察者的視網(wǎng)膜上進(jìn)行合成，能作為沒有色分離的彩色圖像而被看到。
在上述的實(shí)施形態(tài)中，作為圖像顯示面板245雖然使用了反射型液晶方式的顯示裝置，但如果有調(diào)制入射光、進(jìn)行顯示的顯示裝置也可以，還能使用透射型液晶方式、反射型鏡面裝置等。但是不言而喻，需要能快速響應(yīng)的顯示裝置。另外，還需要與所使用的顯示裝置一致地使光學(xué)系統(tǒng)(特別是掃描光學(xué)系統(tǒng)244)最佳化。
(實(shí)施形態(tài)2)圖12A～圖12C是實(shí)施形態(tài)2的彩色圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。圖12A是表示從光源到圖像顯示面板的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖12B是表示從光源到旋轉(zhuǎn)多面鏡的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖12C是表示從旋轉(zhuǎn)多面鏡到圖像顯示面板的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。本實(shí)施形態(tài)的彩色圖像顯示裝置由光源部301、會(huì)聚裝置(第一光學(xué)系統(tǒng))302、旋轉(zhuǎn)多面鏡311、掃描光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))303、圖像顯示面板304、以及圖中未示出的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。
光源部301有射出紅綠藍(lán)各色光的紅色光用光源部307、綠色光用光源部308、以及藍(lán)色光用光源部309，分別在光出射側(cè)備有呈矩形的光出射部306R、306G、306B。從光出射部306R、306G、306B射出的各色光入射到會(huì)聚裝置302的不同色光的會(huì)聚透鏡310R、310G、310B上。該入射光從不同色光的會(huì)聚透鏡310R、310G、310B射出后，入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡311上。
本實(shí)施形態(tài)2的旋轉(zhuǎn)多面鏡311是將形狀相同的三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡311R、3101、311B使其旋轉(zhuǎn)軸一致地結(jié)合成一體構(gòu)成的。這時(shí)，假設(shè)各個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡311R、3101、311B的一個(gè)反射面的旋轉(zhuǎn)方向311a的寬度相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角(中心角)為θp( 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡備有的反射面的個(gè)數(shù))，則三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡311R、3101、311B圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸各偏移θp/3的相位結(jié)合起來。而且，構(gòu)成一體的旋轉(zhuǎn)多面鏡311利用圖中未示出的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
從會(huì)聚透鏡310R、310G、310B射出的紅綠藍(lán)各色光分別入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡311的旋轉(zhuǎn)多面鏡311R、3101、311B的各反射面上。在捕捉旋轉(zhuǎn)多面鏡311旋轉(zhuǎn)過程中的某一瞬間的情況下，如圖13所示，在旋轉(zhuǎn)多面鏡311R、311G、311B的各反射面312R、312G、312B上紅、綠、藍(lán)光的集合體(光點(diǎn))101R、101G、101B互不重合地沿著與旋轉(zhuǎn)軸平行的方向排列形成一列。
在旋轉(zhuǎn)多面鏡311R、311G、311B上的反射面312R、312G、312B上反射的各色光通過構(gòu)成掃描光學(xué)系統(tǒng)303的掃描透鏡后，到達(dá)圖像顯示面板304上。如圖12C所示，掃描光學(xué)系統(tǒng)303在與掃描方向垂直的方向上具有會(huì)聚作用，在與掃描方向垂直的面內(nèi)，使以不同的高度入射的各色光重疊在圖像顯示面板304上。
用圖14A～圖14F說明旋轉(zhuǎn)多面鏡311旋轉(zhuǎn)時(shí)反射光的變化的形態(tài)、以及照亮圖像顯示面板304的各色光掃描的形態(tài)。
圖14A～圖14F表示是每隔一定的時(shí)間間隔旋轉(zhuǎn)多面鏡311的旋轉(zhuǎn)、以及與之相伴隨的圖像顯示面板304被各色光照亮的狀態(tài)的變化情況的圖。在這些狀態(tài)中，在最上側(cè)所示的圖像顯示面板304的照明狀態(tài)中，分別用R、G、B表示紅色光的照明區(qū)域、綠色光的照明區(qū)域、以及藍(lán)色光的照明區(qū)域。另外，實(shí)際上各色光的帶狀的照明區(qū)域的縱向變成上下方向，但為了容易理解使之旋轉(zhuǎn)90度描繪出掃描狀態(tài)。另外，在其下面，從上方開始依次示出了旋轉(zhuǎn)多面鏡311R、311G、311B上的各色光的反射狀態(tài)，103R、103G、103B分別表示紅色光主光線、綠色光主光線、藍(lán)色光主光線，箭頭表示光的傳播方向。
在時(shí)刻T＝t1時(shí)(圖14A)，紅色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡311R的反射面312Ra上，綠色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡311G的反射面312Ga上，藍(lán)色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡311B的反射面312Ba上。這里，反射面312Ra、反射面312Ga、以及反射面312Ba的相位按照該順序偏移。因此，藍(lán)色光沿旋轉(zhuǎn)方向311a以最大的角度反射，綠色光以比藍(lán)色光稍小的角度反射，紅色光以比綠色光更小的角度反射。因此，各色光以不同的角度入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)303的掃描透鏡上。掃描光學(xué)系統(tǒng)303是在掃描方向上根據(jù)入射光的入射角度來確定照明位置(圖像顯示面板304)處的光線高度的光學(xué)系統(tǒng)。因此，如圖所示，各色光在圖像顯示面板304上的不同位置形成光源部301的光出射部306R、306G、306B的像。即，在圖像顯示面板304上從右(在圖14A中為上側(cè))開始依次形成藍(lán)色光照明區(qū)域、綠色光照明區(qū)域、紅色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t1開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡311旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t2時(shí)(圖14B)，紅色光及綠色光分別入射到與時(shí)刻T＝t1相同的反射面312Ra、反射面312Ga上，但藍(lán)色光入射到旋轉(zhuǎn)過來的新的反射面312Bb上。這時(shí)，特別是藍(lán)色光入射到反射面312Bb上的入射角變小，所以沿旋轉(zhuǎn)方向311a的反射角變?yōu)樽钚　Ｒ虼?，綠色光沿旋轉(zhuǎn)方向311a以最大的角度反射，紅色光以比綠色光稍小的角度反射，藍(lán)色光以比紅色光更小的角度反射。因此，如圖所示，各色光在圖像顯示面板304上的不同位置形成光源部301的光出射部306R、306G、306B的像。即，在圖像顯示面板304上從右開始依次形成綠色光照明區(qū)域、紅色光照明區(qū)域、藍(lán)色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t2開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡311進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t3時(shí)(圖14C)，僅紅色光入射到與時(shí)刻T＝t1、t2相同的反射面312Ra上，綠色光入射到旋轉(zhuǎn)過來的新的反射面312Gb上，藍(lán)色光入射到與時(shí)刻T＝t2相同的反射面312Bb上。這時(shí)，特別是綠色光入射到反射面312Gb上的入射角變小，所以沿旋轉(zhuǎn)方向311a的反射角變?yōu)樽钚?。因此，紅色光沿旋轉(zhuǎn)方向311a以最大的角度反射，藍(lán)色光以比紅色光稍小的角度反射，綠色光以比藍(lán)色光更小的角度反射。因此，如圖所示，各色光在圖像顯示面板304上的不同位置形成光源部301的光出射部306R、306G、306B的像。即，在圖像顯示面板304上從右開始依次形成紅色光照明區(qū)域、藍(lán)色光照明區(qū)域、綠色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t3開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡311進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t4時(shí)(圖14D)，紅色光入射到旋轉(zhuǎn)過來的新的反射面312Rb上，綠色光及藍(lán)色光分別入射到與時(shí)刻T＝t3相同的反射面312Gb、反射面312Bb上。這變成與上述時(shí)刻T＝t1(圖14A)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板304上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
另外，在旋轉(zhuǎn)多面鏡311旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t5時(shí)(圖14E)，紅色光及綠色光分別入射到與時(shí)刻T＝t4相同的反射面312Rb、312Gb上，而藍(lán)色光入射到旋轉(zhuǎn)過來的新的反射面312Bc上。這變成與上述時(shí)刻T＝t2(圖14B)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板204上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
另外，在旋轉(zhuǎn)多面鏡311旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t6時(shí)(圖14F)，紅色光入射到與時(shí)刻T＝t5相同的反射面312Rb上，綠色光入射到旋轉(zhuǎn)過來的新的反射面312Gc上，藍(lán)色光入射到與時(shí)刻T＝t5相同的反射面312Bc上。這變成與上述時(shí)刻T＝t3(圖14C)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板304上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
如上所述，在圖像顯示面板304上形成的紅綠藍(lán)各色光的帶狀照明區(qū)域沿著掃描方向304a的方向依次移動(dòng)。在圖14A～圖14F中，雖然只示出了特定的期間(時(shí)刻T＝t1～t6)，但旋轉(zhuǎn)多面鏡311是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的，所以各色光的照明區(qū)域在圖像顯示面板304上從左至右(沿掃描方向304a的方向)連續(xù)地移動(dòng)(掃描)，到達(dá)右端的色光的照明區(qū)域返回到左端后，再次從左向右移動(dòng)。由于以相同的時(shí)間間隔連續(xù)地進(jìn)行上述的時(shí)刻t1～t6的切換，所以能進(jìn)行抑制了色斑、光斑、閃爍的照明。
圖像顯示面板304具有與圖5所示的圖像顯示面板204相同的結(jié)構(gòu)。即，圖像顯示面板304由透射型液晶面板313、在入射側(cè)備有的作為起偏鏡的入射側(cè)偏振片314、以及在出射側(cè)備有的作為檢偏鏡的出射側(cè)偏振片315構(gòu)成。圖像顯示面板304的工作與圖5所示的圖像顯示面板204完全相同，所以其詳細(xì)說明從略。
如果采用這樣構(gòu)成的圖像顯示面板304，則由于用對(duì)應(yīng)于照明光的顏色的信號(hào)驅(qū)動(dòng)液晶面板313上的各像素，所以通過對(duì)各像素進(jìn)行調(diào)制，能形成圖像。透過了圖像顯示面板304的光到達(dá)觀察者處。由于能高速地進(jìn)行圖14A～圖14F所示的各色光的掃描(在一場(chǎng)時(shí)間內(nèi)最好進(jìn)行至少一次以上由圖14A～圖14F構(gòu)成的一個(gè)單元)，各色圖像在觀察者的視網(wǎng)膜上進(jìn)行合成，能作為沒有色分離的彩色圖像而被看到。
在本實(shí)施形態(tài)2中，即使在使用不備有濾色片這樣的色選擇裝置的圖像顯示面板的情況下，也能進(jìn)行彩色顯示，而且這時(shí)由于圖像顯示面板304上的各像素根據(jù)照亮該像素的光的顏色進(jìn)行顯示，所以分辨率不會(huì)下降。另外，由于來自光源部301的光總是有效地被導(dǎo)向到圖像顯示面板304上，所以能實(shí)現(xiàn)較高的光的利用率。
另外，與實(shí)施形態(tài)1-(1)所述的相同，即使在本實(shí)施形態(tài)2中，由于用作為多角鏡的旋轉(zhuǎn)多面鏡311進(jìn)行各色光的掃描，所以能減小入射到反射面312R、312G、312B上的光的有效光束的大小，減小反射面312R、312G、312B。因此，能減小旋轉(zhuǎn)多面鏡311，另外，使其旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)也能小型化。因此能實(shí)現(xiàn)裝置總體的小型化、輕量化、降低成本。
本實(shí)施形態(tài)2與實(shí)施形態(tài)1-(1)～1-(4)相比，有以下缺點(diǎn)旋轉(zhuǎn)多面鏡部分的厚度增大了兩倍；部件個(gè)數(shù)增加等?？墒?，由于本實(shí)施形態(tài)2的旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面的大小能大致容納一種色光的光點(diǎn)即可，所以能使反射面的大小相對(duì)于實(shí)施形態(tài)1-(1)～1-(4)最小達(dá)到1/3的面積(使反射面的旋轉(zhuǎn)方向的長(zhǎng)度減小到1/3)。因此，在使掃描角度范圍相同的情況下，在本實(shí)施形態(tài)2中，由于能使旋轉(zhuǎn)多面鏡的大小(從與旋轉(zhuǎn)軸平行的方向看到的大小)為實(shí)施形態(tài)1-(1)～1-(4)中的1/3，所以可以認(rèn)為通過裝置的各種結(jié)構(gòu)要素的配置，本實(shí)施形態(tài)的結(jié)構(gòu)是所希望的一種情況。
在本實(shí)施形態(tài)2中，作為圖像顯示面板304雖然使用了透射型液晶方式的顯示裝置，但如果有調(diào)制入射光、進(jìn)行顯示的顯示裝置也可以，還能使用反射型液晶方式、反射型鏡面裝置等。但是不言而喻，需要能快速響應(yīng)的顯示裝置。另外，還需要與所使用的顯示裝置一致地使光學(xué)系統(tǒng)(特別是掃描光學(xué)系統(tǒng)303)最佳化。
在本實(shí)施形態(tài)2中，也與實(shí)施形態(tài)1-(4)相同，也可以將投影光學(xué)系統(tǒng)配置在進(jìn)入從圖像顯示面板304射出的光的位置，因此能構(gòu)成將圖像顯示面板304上的圖像放大投影、顯示大畫面影像的投影型圖像顯示裝置。
另外，在本實(shí)施形態(tài)2中，也與實(shí)施形態(tài)1-(3)、1-(4)相同，即使由射出包含紅、綠、藍(lán)各色光的白色光的光源；以及將該白色光分解成紅、綠、藍(lán)各色光的分色光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成光源部，不言而喻也具有同樣的功能。另外，如果使用在實(shí)施形態(tài)1-(3)、1-(4)中說明的積分儀光學(xué)系統(tǒng)，則如上所述，有助于提高圖像品質(zhì)。
(實(shí)施形態(tài)3)
圖15A～圖15C表示實(shí)施形態(tài)3的彩色圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)，圖15A是表示從旋轉(zhuǎn)多面鏡到圖像顯示面板的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖15B是表示從其光源到旋轉(zhuǎn)多面鏡的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖15C是沿著中央的綠色光路看到的側(cè)視圖。
本實(shí)施形態(tài)3的彩色圖像顯示裝置由光源部401、各色光光軸移位光學(xué)系統(tǒng)(第一光學(xué)系統(tǒng))411R、411G、411B、旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B、掃描光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))403、圖像顯示面板404、以及圖中未示出的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。
光源部401備有通過電極間的放電而形成弧光、產(chǎn)生并射出白色光的光源406；以及備有橢圓形的反射面的反射鏡407。反射鏡407將來自光源406的光會(huì)聚在開口側(cè)前方的反射面的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸上的一點(diǎn)(焦點(diǎn)位置)。
光源部401還備有準(zhǔn)直儀光學(xué)系統(tǒng)408、積分儀光學(xué)系統(tǒng)409、分色合成光學(xué)系統(tǒng)410。
準(zhǔn)直儀光學(xué)系統(tǒng)408由準(zhǔn)直儀透鏡構(gòu)成，該準(zhǔn)直儀透鏡將由反射鏡407會(huì)聚的光變換成大致平行的光(即，具有等于到會(huì)聚位置的距離的焦距)。
經(jīng)過了準(zhǔn)直儀光學(xué)系統(tǒng)408的平行光入射到積分儀光學(xué)系統(tǒng)409中。積分儀光學(xué)系統(tǒng)409由作為形狀相同的微透鏡的集合體的第一透鏡陣列412、與上述第一透鏡陣列412形狀相同的第二透鏡陣列413、以及會(huì)聚透鏡414構(gòu)成。因此，能將第一透鏡陣列412上的微透鏡的像重疊在對(duì)各色光設(shè)置的各色光光軸移位光學(xué)系統(tǒng)411R、411G、411B上進(jìn)行均勻的照明。
但是，來自積分儀光學(xué)系統(tǒng)409的白色光到達(dá)各色光光軸移位光學(xué)系統(tǒng)411R、411G、411B后入射到分色合成光學(xué)系統(tǒng)410中。分色合成光學(xué)系統(tǒng)410由對(duì)入射光傾斜、且互相交叉配置的紅反射分色鏡416及藍(lán)反射分色鏡417構(gòu)成。如圖15B所示，入射到分色合成光學(xué)系統(tǒng)410中的白色光被分離成紅、綠、藍(lán)各色光。紅、綠、藍(lán)各色光分別在紅色光光軸移位光學(xué)系統(tǒng)411R、綠色光光軸移位光學(xué)系統(tǒng)411G、藍(lán)色光光軸移位光學(xué)系統(tǒng)411B中改變光軸方向，并分別會(huì)聚在旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B上。
旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B有完全相同的形狀，分別以旋轉(zhuǎn)軸418R、418G、418B為旋轉(zhuǎn)軸，利用圖中未示出的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B分別相對(duì)于入射的色光一邊互相維持角度相位的偏移，一邊旋轉(zhuǎn)。假設(shè)各個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B的一個(gè)反射面的旋轉(zhuǎn)方向的寬度相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角(中心角)為θp( 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡備有的反射面的個(gè)數(shù))，上述相位的偏移量為θp/3。
入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B上的各色光被各自的反射面反射。紅色光被旋轉(zhuǎn)多面鏡415R的反射面反射后，再次入射到分色合成光學(xué)系統(tǒng)410中。在這里，再次被紅反射分色鏡416反射后入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)403中。綠色光被旋轉(zhuǎn)多面鏡415G的反射面反射后，再次入射到分色合成光學(xué)系統(tǒng)410中。在這里，再次透過紅反射分色鏡416及藍(lán)反射分色鏡417后入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)403中。藍(lán)色光被旋轉(zhuǎn)多面鏡415B的反射面反射后，再次入射到分色合成光學(xué)系統(tǒng)410中。在這里，再次被藍(lán)反射分色鏡417反射后入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)403中。
掃描光學(xué)系統(tǒng)403是備有以下功能的光學(xué)系統(tǒng)將被旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B掃描的各色光導(dǎo)向到圖像顯示面板404上用的Fθ透鏡功能；以及使掃描角和旋轉(zhuǎn)多面鏡上的像的大小和圖像顯示面板404的有效部的大小一致用的變焦功能。
由于旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B互相之間一邊有相位偏移，一邊旋轉(zhuǎn)，所以各色光能以不同的角度入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)403中。因此，與實(shí)施形態(tài)2中用圖14A～圖14F說明的一樣，各色光在圖像顯示面板404上進(jìn)行掃描。
圖像顯示面板404具有與圖5所示的圖像顯示面板204相同的結(jié)構(gòu)。即，圖像顯示面板404由透射型液晶面板418、在入射側(cè)備有的作為起偏鏡的入射側(cè)偏振片419、以及在出射側(cè)備有的作為檢偏鏡的出射側(cè)偏振片420構(gòu)成。圖像顯示面板404的工作與圖5所示的圖像顯示面板204完全相同，所以其詳細(xì)說明從略。
如果采用這樣構(gòu)成的圖像顯示面板404，則與實(shí)施形態(tài)2相同，用對(duì)應(yīng)于照明光的顏色的信號(hào)驅(qū)動(dòng)液晶面板418上的各像素，通過對(duì)各像素進(jìn)行調(diào)制，能形成圖像。透過了圖像顯示面板404的光到達(dá)觀察者處。由于能高速地進(jìn)行與圖14A～圖14F所示的同樣的各色光的掃描(在一場(chǎng)時(shí)間內(nèi)最好進(jìn)行至少一次以上由圖14A～圖14F構(gòu)成的一個(gè)單元)，各色圖像在觀察者的視網(wǎng)膜上進(jìn)行合成，能作為沒有色分離的彩色圖像而被看到。
在本實(shí)施形態(tài)3中，即使在使用不備有濾色片這樣的色選擇裝置的圖像顯示面板的情況下，也能進(jìn)行彩色顯示，而且這時(shí)由于圖像顯示面板404上的各像素根據(jù)照亮該像素的光的顏色進(jìn)行顯示，所以分辨率不會(huì)下降。另外，由于來自光源406的光總是有效地被導(dǎo)向到圖像顯示面板404上，所以能實(shí)現(xiàn)較高的光的利用率。
另外，與實(shí)施形態(tài)1-(1)所述的相同，即使在本實(shí)施形態(tài)3中，由于用作為多角鏡的旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B進(jìn)行各色光的掃描，所以能減小入射到各自的反射面上的光的有效光束的大小，減小反射面。因此，能使旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B變小，另外，使之旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)也能小型化。因此能實(shí)現(xiàn)裝置總體的小型化、輕量化、降低成本。
本實(shí)施形態(tài)3與實(shí)施形態(tài)1-(1)～1-(4)相比，由于備有獨(dú)立的三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡，所以有部件個(gè)數(shù)增加的缺點(diǎn)，與實(shí)施形態(tài)1、2相比，有裝置總體大型化的問題?？墒?，由于在分色合成光學(xué)系統(tǒng)410中使各色光的光軸一致，所以不需要使各色光的軸重合用的光學(xué)系統(tǒng)。另外，在與實(shí)施形態(tài)1相比的情況下，由于與在實(shí)施形態(tài)2中說明的理由相同，所以能減小旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面，其結(jié)果，有能使旋轉(zhuǎn)多面鏡小型化的可能性。
在本實(shí)施形態(tài)3中，作為圖像顯示面板404雖然使用了透射型液晶方式的顯示裝置，但如果有調(diào)制入射光、進(jìn)行顯示的顯示裝置也可以，還能使用反射型液晶方式、反射型鏡面裝置等。但是不言而喻，需要能快速響應(yīng)的顯示裝置。另外，還需要與所使用的顯示裝置一致地使光學(xué)系統(tǒng)(特別是掃描光學(xué)系統(tǒng)403)最佳化。
在本實(shí)施形態(tài)中，關(guān)于各色光，假設(shè)從在旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B上形成的二次光源像入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)403中的主光線和最外光線的夾角為擴(kuò)展角θop1(設(shè)定各色光都相等)，最好與上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的一個(gè)反射面的夾角θp之間以下關(guān)系成立。
2×θop1≤θp/3這里，不言而喻，前提在于各色光用的旋轉(zhuǎn)多面鏡415R、415G、415B的旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)角度相位各偏移θp/3。
在本實(shí)施形態(tài)3中，也與實(shí)施形態(tài)1-(4)相同，可以將投影光學(xué)系統(tǒng)配置在進(jìn)入從圖像顯示面板404射出的光的位置，因此能構(gòu)成將圖像顯示面板404上的圖像放大投影、顯示大畫面影像的投影型圖像顯示裝置。
(實(shí)施形態(tài)4)圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4的彩色圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的平面圖。本實(shí)施形態(tài)4的彩色圖像顯示裝置由光源部501、會(huì)聚裝置(第一光學(xué)系統(tǒng))502、旋轉(zhuǎn)多面鏡512、掃描光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))503、圖像顯示面板504、圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路505構(gòu)成。
光源部501有射出紅綠藍(lán)各色光的紅色光用光源部507、藍(lán)色光用光源部508、以及綠色光用光源部509，分別在光出射側(cè)備有呈矩形的光出射部506R、506B、506G。從光出射部506R、506G、506B射出的各色光入射到會(huì)聚裝置502的不同色光的第一會(huì)聚透鏡510R、510G、510B上。各入射光分別用不同色光的第一會(huì)聚透鏡510R、510G、510B會(huì)聚在不同色光的第二會(huì)聚透鏡511R、511G、511B上。第二會(huì)聚透鏡511R、511G、511B這樣構(gòu)成使呈矩形的光出射部506R、506B、506G的像通過旋轉(zhuǎn)多面鏡512的反射面513及掃描光學(xué)系統(tǒng)503后在圖像顯示面板504上形成。
圖17表示圖像顯示面板504的照明狀態(tài)的一例。從紅色光用光源部507、藍(lán)色光用光源部508、以及綠色光用光源部509射出的各色光分別照亮將圖像顯示面板504的有效像素區(qū)域沿掃描方向504a的寬度W大約3等分獲得的3個(gè)寬度W/3的帶狀區(qū)域(用虛線包圍的區(qū)域)。即，如圖17所示，紅綠藍(lán)各色光在圖像顯示面板504上形成紅色光照明區(qū)域(圖17中用“R”表示)、綠色光照明區(qū)域(圖17中用“G”表示)、以及藍(lán)色光照明區(qū)域(圖17中用“B”表示)。
如圖18所示，掃描光學(xué)系統(tǒng)503至少有與被旋轉(zhuǎn)多面鏡512的反射面513反射的光的掃描范圍對(duì)應(yīng)的入射光有效部。而且，掃描光學(xué)系統(tǒng)503這樣構(gòu)成與入射光的入射角成正比地確定成像位置的高度。更具體地說，假設(shè)旋轉(zhuǎn)多面鏡512的一個(gè)反射面513的旋轉(zhuǎn)方向512a的寬度相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角(中心角)為θp( 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡512備有的反射面513的個(gè)數(shù))，以入射角θp入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)503中的光會(huì)聚在位于照明位置的圖像顯示面板504上的有效像素區(qū)域的掃描方向的端部(光線高度最高的部分)。由于旋轉(zhuǎn)多面鏡的掃描角度范圍為±θp，所以能照亮圖像顯示面板504沿掃描方向的全部有效像素區(qū)域。
如圖18所示，這樣的掃描光學(xué)系統(tǒng)503由多個(gè)掃描透鏡構(gòu)成，該多個(gè)掃描透鏡例如沿掃描方向具有長(zhǎng)的開口，沿與掃描方向正交的方向具有短的開口。這里，掃描透鏡中任何一面沿掃描方向和沿與掃描方向正交的方向的曲面半徑R都不相同。因此，可構(gòu)成這樣的光學(xué)系統(tǒng)在掃描方向上根據(jù)來自旋轉(zhuǎn)多面鏡512的反射面513的光的入射角，確定成像位置的高度，還可構(gòu)成這樣的光學(xué)系統(tǒng)在與掃描方向正交的方向上，將光出射部506R、506G、506B的矩形形狀通過會(huì)聚裝置502的第一會(huì)聚透鏡510R、510G、510B及第二會(huì)聚透鏡511R、511G、511B放大投射到圖像顯示面板504上，且大致相當(dāng)于圖像顯示面板504的高度尺寸。
在捕捉旋轉(zhuǎn)多面鏡512旋轉(zhuǎn)過程中的某一瞬間的情況下，如圖19所示，在一個(gè)反射面513上紅、綠、藍(lán)光的集合體(光點(diǎn))101R、101G、101B沿著主光線互不重合的旋轉(zhuǎn)方向512a排列形成一列。從旋轉(zhuǎn)多面鏡512的旋轉(zhuǎn)軸看各色光的主光線的入射位置時(shí)，如圖16所示，紅色光主光線103R的入射位置和綠色光主光線103G的入射位置的夾角、以及綠色光主光線103G的入射位置和藍(lán)色光主光線103B的入射位置的夾角都大約為θp/3。利用圖中未示出的電動(dòng)機(jī)，以旋轉(zhuǎn)軸515為中心使旋轉(zhuǎn)多面鏡512轉(zhuǎn)動(dòng)。
用圖20A～圖20F說明旋轉(zhuǎn)多面鏡512旋轉(zhuǎn)時(shí)反射面513上的反射光的變化的形態(tài)、以及照亮圖像顯示面板504的各色光掃描的形態(tài)。
圖20A～圖20F是每隔一定的時(shí)間間隔示出了旋轉(zhuǎn)多面鏡512的旋轉(zhuǎn)、以及與之相伴隨的圖像顯示面板504被各色光照亮的狀態(tài)的變化情況的圖。在這些狀態(tài)中，在右側(cè)所示的圖像顯示面板504的照明狀態(tài)中，與圖17相同，分別用R、G、B表示紅色光的照明區(qū)域、綠色光的照明區(qū)域、以及藍(lán)色光的照明區(qū)域。另外，在示出了左側(cè)的旋轉(zhuǎn)多面鏡512的旋轉(zhuǎn)和各色光的反射狀態(tài)的圖中，103R、103G、103B分別表示紅色光主光線、綠色光主光線、藍(lán)色光主光線，箭頭表示光的傳播方向。
在時(shí)刻T＝t1時(shí)(圖20A)，紅綠藍(lán)各色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡512上的共同的反射面513a上，如圖所示，紅色光沿旋轉(zhuǎn)方向512a以最大的角度反射，綠色光以比紅色光稍小的角度反射，藍(lán)色光以比綠色光更小的角度反射。因此，各色光以不同的角度入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)503中。因此，如圖所示，各色光在圖像顯示面板504上的不同位置形成光出射部506R、506G、506B的像。即，在圖像顯示面板504上從右開始依次形成紅色光照明區(qū)域、綠色光照明區(qū)域、藍(lán)色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t1開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡512旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t2時(shí)(圖20B)，藍(lán)色光及綠色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡512上的共同的反射面513a上，但紅色光入射到旋轉(zhuǎn)過來的新的反射面513b上。這時(shí)，特別是紅色光入射到反射面513b上的入射角變小，所以沿旋轉(zhuǎn)方向512a的反射角變?yōu)樽钚?。因此，綠色光沿旋轉(zhuǎn)方向512a以最大的角度反射，藍(lán)色光以比綠色光稍小的角度反射，紅色光以比藍(lán)色光更小的角度反射。因此，如圖所示，各色光在圖像顯示面板504上的不同位置形成光出射部506R、506G、506B的像。即，在圖像顯示面板504上從右開始依次形成綠色光照明區(qū)域、藍(lán)色光照明區(qū)域、紅色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t2開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡512進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t3時(shí)(圖20C)，僅藍(lán)色光入射到反射面513a上，綠色光及紅色光入射到共同的反射面513b上。這時(shí)，特別是綠色光入射到反射面513b上的入射角變小，所以沿旋轉(zhuǎn)方向512a的反射角變?yōu)樽钚?。因此，藍(lán)色光沿旋轉(zhuǎn)方向512a以最大的角度反射，紅色光以比藍(lán)色光稍小的角度反射，綠色光以比紅色光更小的角度反射。因此，如圖所示，各色光在圖像顯示面板504上的不同位置形成光出射部506R、506G、506B的像。即，在圖像顯示面板504上從右開始依次形成藍(lán)色光照明區(qū)域、紅色光照明區(qū)域、綠色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t3開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡512進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t4時(shí)(圖20D)，紅綠藍(lán)各色光入射到共同的反射面513b上。這變成與上述時(shí)刻T＝t1(圖20A)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板504上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
另外，在旋轉(zhuǎn)多面鏡512旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t5時(shí)(圖20E)，藍(lán)色光及綠色光入射到共同的反射面513b上，紅色光入射到新的反射面513c上。這變成與上述時(shí)刻T＝t2(圖20B)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板504上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
另外，在旋轉(zhuǎn)多面鏡512旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t6時(shí)(圖20F)，藍(lán)色光入射到反射面513b上，綠色光及紅色光入射到共同的反射面513c上。這變成與上述時(shí)刻T＝t3(圖20C)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板504上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
如上所述，在圖像顯示面板504上形成的紅綠藍(lán)各色光的帶狀照明區(qū)域沿著掃描方向504a的方向依次移動(dòng)。在圖20A～圖20F中，雖然只示出了特定的期間(時(shí)刻T＝t1～t6)，但旋轉(zhuǎn)多面鏡512是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的，所以各色光的照明區(qū)域在圖像顯示面板504上從左至右(沿掃描方向504a的方向)連續(xù)地移動(dòng)(掃描)，到達(dá)右端的色光的照明區(qū)域返回到左端后，再次從左向右移動(dòng)。這時(shí)，如前面所述，相鄰的色光的主光線相對(duì)于旋轉(zhuǎn)多面鏡512的旋轉(zhuǎn)軸具有相當(dāng)于大約為角度θp/3的間隔，入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡512上，因此，各色光的主光線以同一時(shí)間間隔迎來旋轉(zhuǎn)多面鏡512的反射面513之間的棱線(相鄰的反射面之間的邊界)。因此，通過以相同的時(shí)間間隔連續(xù)地進(jìn)行上述的時(shí)間t1～t6的切換，能進(jìn)行抑制了色斑、光斑、閃爍的照明。
另外，在從會(huì)聚裝置502入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡512的反射面513上的各色光的主光線中，紅色光主光線103R和綠色光主光線103G的夾角、以及綠色光主光線103G和藍(lán)色光主光線103B的夾角均設(shè)定為約2×θp/3。因此，在全部上述的時(shí)間t1～t6內(nèi)各色光的主光線以互不相同的角度入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)503中，其入射角之差總是大約為2×θp/3。因此，各色光的主光線以沿掃描方向三等分的間隔入射到圖像顯示面板504上，照亮圖像顯示面板504。
圖像顯示面板504具有與圖5所示的圖像顯示面板204相同的結(jié)構(gòu)。即，圖像顯示面板504由透射型液晶面板516、在入射側(cè)備有的作為起偏鏡的入射側(cè)偏振片517、以及在出射側(cè)備有的作為檢偏鏡的出射側(cè)偏振片518構(gòu)成。圖像顯示面板504的工作與圖5所示的圖像顯示面板204完全相同，所以其詳細(xì)說明從略。
如果采用這樣構(gòu)成的圖像顯示面板504，則用對(duì)應(yīng)于照明光的顏色的信號(hào)驅(qū)動(dòng)液晶面板516上的各像素，通過對(duì)各像素進(jìn)行調(diào)制，能形成圖像。透過了圖像顯示面板504的光到達(dá)觀察者處。由于能高速地進(jìn)行與圖20A～圖20F所示的各色光的掃描(在一場(chǎng)時(shí)間內(nèi)最好進(jìn)行至少一次以上由圖20A～圖20F構(gòu)成的一個(gè)單元)，各色圖像在觀察者的視網(wǎng)膜上進(jìn)行合成，能作為沒有色分離的彩色圖像而被看到。
通過如上構(gòu)成，即使在使用不備有濾色片這樣的色選擇裝置的圖像顯示面板的情況下，也能進(jìn)行彩色顯示，而且，這時(shí)由于圖像顯示面板504上的各像素根據(jù)照亮該像素的光的顏色進(jìn)行顯示，所以分辨率不會(huì)下降。另外，由于來自光源部501的光總是有效地被導(dǎo)向到圖像顯示面板504上，所以能實(shí)現(xiàn)較高的光的利用率。
另外，與實(shí)施形態(tài)1-(1)所述的相同，即使在本實(shí)施形態(tài)4中，由于用作為多角鏡的旋轉(zhuǎn)多面鏡512進(jìn)行各色光的掃描，所以能減小入射到反射面513上的光的有效光束的大小，減小反射面513。因此，能使旋轉(zhuǎn)多面鏡512變小，另外，使其旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)也能小型化。因此能實(shí)現(xiàn)裝置總體的小型化、輕量化、降低成本。
在本實(shí)施形態(tài)4中，作為圖像顯示面板504雖然使用了透射型液晶方式的顯示裝置，但如果有調(diào)制入射光、進(jìn)行顯示的顯示裝置也可以，還能使用反射型液晶方式、反射型鏡面裝置等。但是不言而喻，需要能快速響應(yīng)的顯示裝置。另外，還需要與所使用的顯示裝置一致地使光學(xué)系統(tǒng)(特別是掃描光學(xué)系統(tǒng)503)最佳化。
在圖16所示的實(shí)施形態(tài)中，雖然來自光源部201的全部色光總是傾斜地入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡512的反射面513上，但也能與在實(shí)施形態(tài)1-(1)中說明的圖6A、圖6B相同，從光源部入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡上的三條色光中，使中央的色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡上，以便其主光線與旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)軸傾斜地交叉，也能具有與上述同樣的功能。這樣的結(jié)構(gòu)與圖16所示的結(jié)構(gòu)相比，光學(xué)系統(tǒng)的高度(旋轉(zhuǎn)多面鏡沿著與旋轉(zhuǎn)軸大致平行的方向的尺寸)變大，但在該方向上裝置總體的投影面積變小，所以有時(shí)也有利于裝置總體的小型化。在性能方面，在圖16所示的結(jié)構(gòu)中，由于每一種色光從第二會(huì)聚透鏡511R、511G、511B到旋轉(zhuǎn)多面鏡512的反射面513的距離都不同，所以每一種色光在反射面513上形成的光點(diǎn)的大小也不同。另一方面，在實(shí)施形態(tài)1-(2)的結(jié)構(gòu)中，由于能將各色光的光程差抑制得較小，所以能將在反射面513上形成的光點(diǎn)的大小的差異抑制在最小限度，能較高地維持會(huì)聚效率。
在本實(shí)施形態(tài)4中，也與實(shí)施形態(tài)1-(4)相同，可以將投影光學(xué)系統(tǒng)配置在進(jìn)入從圖像顯示面板504射出的光的位置，因此能構(gòu)成將圖像顯示面板504上的圖像放大投影、顯示大畫面影像的投影型圖像顯示裝置。
(實(shí)施形態(tài)5)圖21、圖22、圖23表示實(shí)施形態(tài)5的彩色圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)，圖21是表示從光源到旋轉(zhuǎn)多面鏡的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖22是表示從旋轉(zhuǎn)多面鏡到圖像顯示面板的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖23是從與來自光源的出射光相向的方向看到的側(cè)視圖。
本實(shí)施形態(tài)5的彩色圖像顯示裝置由光源部601、會(huì)聚裝置(第一光學(xué)系統(tǒng))604、旋轉(zhuǎn)多面鏡619、掃描光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))605、圖像顯示面板606、以及圖中未示出的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。
光源部601備有通過電極間的放電而形成弧光、產(chǎn)生并射出白色光的光源608；以及將來自光源608的光反射到其旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸上的一個(gè)方向一側(cè)的反射鏡609。另外，光源部601還備有積分儀光學(xué)系統(tǒng)602、分色光學(xué)系統(tǒng)603。來自光源608的光依次通過積分儀光學(xué)系統(tǒng)602、分色光學(xué)系統(tǒng)603，入射到會(huì)聚裝置604上。
積分儀光學(xué)系統(tǒng)602由備有形狀相同的矩形有效開口部的作為微透鏡的集合體的第一透鏡陣列610、備有與上述第一透鏡陣列610相同的矩形有效開口部的作為微透鏡的集合體的第二透鏡陣列611、以及配置在上述第二透鏡陣列611的出射側(cè)附近的作為單一凸透鏡的積分儀會(huì)聚透鏡612構(gòu)成。積分儀會(huì)聚透鏡612將第一透鏡陣列610的各個(gè)微透鏡的像經(jīng)過分色光學(xué)系統(tǒng)603，重疊在會(huì)聚裝置604的紅光路第一會(huì)聚透鏡613R、綠光路第一會(huì)聚透鏡613G、藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡613B上，進(jìn)行矩形的均勻照明。這時(shí)各色光形成的矩形像的大小由于在分色光學(xué)系統(tǒng)603中產(chǎn)生的各色光的光程差而有微妙的不同。因此，具有相同的開口形狀的開口光闌614R、614G、614B被設(shè)置在紅光路第一會(huì)聚透鏡613R、綠光路第一會(huì)聚透鏡613G、藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡613B的入射側(cè)。
分色光學(xué)系統(tǒng)603備有相對(duì)于入射光依次傾斜地配置著的紅反射分色鏡615、綠反射分色鏡616、全反射鏡617。白色的入射光中紅色波段的光被紅反射分色鏡615反射后被導(dǎo)向紅光路第一會(huì)聚透鏡613R上。白色的入射光中綠色波段的光透過紅反射分色鏡615后被綠反射分色鏡616反射，再次透過紅反射分色鏡615，被導(dǎo)向綠光路第一會(huì)聚透鏡613G上。白色的入射光中藍(lán)色波段的光透過紅反射分色鏡615及綠反射分色鏡616后被全反射鏡617反射，再次透過綠反射分色鏡616及紅反射分色鏡615，被導(dǎo)向藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡613B上。這里，雖然伴有成本的提高，但通過使用藍(lán)反射分色鏡，代替全反射鏡617，能容易地除去綠紅之間不需要的光。
會(huì)聚裝置604的紅光路第一會(huì)聚透鏡613R、綠光路第一會(huì)聚透鏡613G、藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡613B使上述第二透鏡陣列611的像通過各色光用的第二會(huì)聚透鏡618R、618G、618B后在旋轉(zhuǎn)多面鏡619的反射面620上形成。因此，能使反射面620上的光源像形成得小一些，有助于裝置總體的小型化。但在不優(yōu)先考慮裝置的大小的情況下，也可以不在旋轉(zhuǎn)多面鏡619的反射面620上形成第二透鏡陣列611的像，而是在各色光用的第二會(huì)聚透鏡618R、618G、618B上形成。這時(shí)，如果縮小旋轉(zhuǎn)多面鏡619的反射面620和各色光用的第二會(huì)聚透鏡618R、618G、618B之間的間隔，則即使采用該結(jié)構(gòu)也能達(dá)到某種程度的小型化。
各色光用的第二會(huì)聚透鏡618R、618G、618B使在會(huì)聚裝置604的紅光路第一會(huì)聚透鏡613R、綠光路第一會(huì)聚透鏡613G、藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡613B上形成的矩形照明像的像通過掃描光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))605后在圖像顯示面板606上形成。因此，在圖像顯示面板606上形成各色光的矩形照明區(qū)域。該矩形照明區(qū)域與用圖17說明的相同，使圖像顯示面板606的有效像素區(qū)域在掃描方向上呈大致三等分大小的帶狀。
如圖22所示，掃描光學(xué)系統(tǒng)605至少有與被旋轉(zhuǎn)多面鏡619的反射面620反射的光的掃描范圍對(duì)應(yīng)的入射光有效部。而且，掃描光學(xué)系統(tǒng)605這樣構(gòu)成與入射光的入射角成正比地確定成像位置的高度。更具體地說，假設(shè)旋轉(zhuǎn)多面鏡609的一個(gè)反射面620的旋轉(zhuǎn)方向619a的寬度相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角(中心角)為θp( 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡619備有的反射面620的個(gè)數(shù))，以入射角θp入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)605中的光會(huì)聚在位于照明位置的圖像顯示面板606上的有效像素區(qū)域的掃描方向的端部(光線高度最高的部分)。
在捕捉旋轉(zhuǎn)多面鏡619旋轉(zhuǎn)過程中的某一瞬間的情況下，與圖19所示的情況相同，在一個(gè)反射面620上紅、綠、藍(lán)光的集合體(光點(diǎn))沿著主光線互不重合的旋轉(zhuǎn)方向619a排列形成一列。從旋轉(zhuǎn)多面鏡619的旋轉(zhuǎn)軸看各色光的主光線的入射位置時(shí)，如圖21所示，紅色光主光線的入射位置和綠色光主光線的入射位置的夾角、以及綠色光主光線的入射位置和藍(lán)色光主光線的入射位置的夾角都大約為θp/3。利用圖中未示出的電動(dòng)機(jī)，以旋轉(zhuǎn)軸621為中心使旋轉(zhuǎn)多面鏡619轉(zhuǎn)動(dòng)。
用圖24A～圖24F說明照亮圖像顯示面板606的各色光掃描的形態(tài)。
圖24A～圖24F是每隔一定的時(shí)間間隔示出了旋轉(zhuǎn)多面鏡619的旋轉(zhuǎn)、以及與之相伴隨的圖像顯示面板606被各色光照亮的狀態(tài)的變化情況的圖。在這些狀態(tài)中，在右側(cè)所示的圖像顯示面板606的照明狀態(tài)中，分別用R、G、B表示紅色光的照明區(qū)域、綠色光的照明區(qū)域、以及藍(lán)色光的照明區(qū)域。另外，在示出了左側(cè)的旋轉(zhuǎn)多面鏡619的旋轉(zhuǎn)和各色光的反射狀態(tài)的圖中，103R、103G、103B分別表示紅色光主光線、綠色光主光線、藍(lán)色光主光線，箭頭表示光的傳播方向。
在時(shí)刻T＝t1時(shí)(圖24A)，紅綠藍(lán)各色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡619上的共同的反射面620a上，如圖所示，藍(lán)色光沿著與旋轉(zhuǎn)方向619a相反的方向反射，綠色光沿著掃描光學(xué)系統(tǒng)605的正面方向反射，紅色光沿著旋轉(zhuǎn)方向619a反射。因此，各色光以不同的角度入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)605中。因此，如圖所示，在圖像顯示面板606上的不同位置形成在會(huì)聚裝置604的紅光路第一會(huì)聚透鏡613R、綠光路第一會(huì)聚透鏡613G、藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡613B上形成的矩形照明像的像。即，在圖像顯示面板606上從左側(cè)開始依次形成藍(lán)色光照明區(qū)域、綠色光照明區(qū)域、紅色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t1開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡619旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t2時(shí)(圖24B)，藍(lán)色光及綠色光入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡619上的共同的反射面620a上，但紅色光入射到旋轉(zhuǎn)過來的新的反射面620b上。這時(shí)藍(lán)色光沿著掃描光學(xué)系統(tǒng)605的正面方向反射，綠色光沿著旋轉(zhuǎn)方向619a反射，紅色光沿著與旋轉(zhuǎn)方向619a相反的方向反射。因此，如圖所示，在圖像顯示面板606上的不同位置形成在會(huì)聚裝置604的紅光路第一會(huì)聚透鏡613R、綠光路第一會(huì)聚透鏡613G、藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡613B上形成的矩形照明像的像。即，在圖像顯示面板606上從左開始依次形成紅色光照明區(qū)域、藍(lán)色光照明區(qū)域、綠色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t2開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡619進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t3時(shí)(圖24C)，僅藍(lán)色光入射到反射面620a上，綠色光及紅色光入射到共同的反射面620b上。這時(shí)藍(lán)色光沿著旋轉(zhuǎn)方向619a反射，綠色光沿著與旋轉(zhuǎn)方向619a相反的方向反射，紅色光沿著掃描光學(xué)系統(tǒng)605的正面方向反射。因此，如圖所示，在圖像顯示面板606上的不同位置形成在會(huì)聚裝置604的紅光路第一會(huì)聚透鏡613R、綠光路第一會(huì)聚透鏡613G、藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡613B上形成的矩形照明像的像。即，在圖像顯示面板606上從左開始依次形成綠色光照明區(qū)域、紅色光照明區(qū)域、藍(lán)色光照明區(qū)域。
從時(shí)刻T＝t3開始，在旋轉(zhuǎn)多面鏡619進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t4時(shí)(圖24D)，紅綠藍(lán)各色光入射到共同的反射面620b上。這變成與上述時(shí)刻T＝t1(圖24A)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板606上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
另外，在旋轉(zhuǎn)多面鏡619旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t5時(shí)(圖24E)，藍(lán)色光及綠色光入射到共同的反射面620b上，紅色光入射到新的反射面620c上。這變成與上述時(shí)刻T＝t2(圖24B)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板606上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
另外，在旋轉(zhuǎn)多面鏡619旋轉(zhuǎn)了一個(gè)規(guī)定角度的時(shí)刻T＝t6時(shí)(圖24F)，藍(lán)色光入射到反射面620b上，綠色光及紅色光入射到共同的反射面620c上。這變成與上述時(shí)刻T＝t3(圖24C)相同的位置關(guān)系，圖像顯示面板606上的各色光的照明狀態(tài)也變得相同。
如上所述，在圖像顯示面板606上形成的紅綠藍(lán)各色光的帶狀照明區(qū)域沿著掃描方向606a的方向依次移動(dòng)。在圖24A～圖24F中，雖然只示出了特定的期間(時(shí)刻T＝t1～t6)，但旋轉(zhuǎn)多面鏡619是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的，所以各色光的照明區(qū)域在圖像顯示面板606上從左至右(沿掃描方向606a的方向)連續(xù)地移動(dòng)(掃描)，到達(dá)右端的色光的照明區(qū)域返回到左端后，再次從左向右移動(dòng)。這時(shí)，如前面所述，相鄰的色光的主光線相對(duì)于旋轉(zhuǎn)多面鏡619的旋轉(zhuǎn)軸具有相當(dāng)于大約為角度θp/3的間隔，入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡619上，所以各色光的主光線以同一時(shí)間間隔迎來旋轉(zhuǎn)多面鏡619的反射面620之間的棱線(相鄰的反射面之間的邊界)。通過以相同的時(shí)間間隔連續(xù)地進(jìn)行上述的時(shí)間t1～t6的切換，能進(jìn)行抑制了色斑、光斑、閃爍的照明。
另外，在從會(huì)聚裝置604入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡619的反射面620上的各色光的主光線中，紅色光主光線和綠色光主光線的夾角、以及綠色光主光線和藍(lán)色光主光線的夾角均設(shè)定為約2×θp/3。因此，在全部上述的時(shí)間t1～t6內(nèi)各色光的主光線以互不相同的角度入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)605中，其入射角之差總是大約為2×θp/3。因此，各色光的主光線以沿掃描方向三等分的間隔入射到圖像顯示面板606上，照亮圖像顯示面板606。
這時(shí)，由旋轉(zhuǎn)多面鏡形成的掃描角度為±θp，通過該掃描能照亮圖像顯示面板606的全部有效區(qū)域。各色光的主光線將上述掃描角度(2×θp)三等分。這里，各色光以各主光線為中心有某種擴(kuò)展，如圖22所示，該各色光的擴(kuò)展(設(shè)定各色都相同)為θc。在2×θc＜2×θp/3的情況下，相鄰的色光之間生成角度方面的間隙，所以圖像顯示面板606上的帶狀照明區(qū)域之間生成間隙，所以要優(yōu)先地設(shè)定沒有顏色之間的干涉的色度。另外，在2×θc＝2×θp/3的情況下，相鄰的色光之間沒有角度方面的間隙，所以圖像顯示面板606上的帶狀照明區(qū)域之間也沒有間隙。在此情況下，能將沒有混色的照明區(qū)域取得最大。另外，在2×θc＞2×θp/3的情況下，相鄰的色光之間有角度方面的重合，所以圖像顯示面板606上的帶狀照明區(qū)域之間產(chǎn)生重疊的部分。在此情況下，由于混色，所以重疊部分的色度變壞，但由于能將照明區(qū)域設(shè)定得較大，所以有利于提高照明效率。因此，能根據(jù)裝置的商品性或光源、照明區(qū)域面積的狀況，將以上的θc和θp的關(guān)系設(shè)定得最合適。該關(guān)系并非只適合于本實(shí)施形態(tài)5，不言而喻，在其他實(shí)施形態(tài)中也一樣。
如圖22所示，掃描光學(xué)系統(tǒng)605例如由在掃描方向具有長(zhǎng)的開口、在與掃描方向正交的方向具有短的開口的掃描透鏡623、624、625構(gòu)成。這里，掃描透鏡623、624、625中任何一面在掃描方向和在與掃描方向正交的方向的曲面半徑R都不相同。因此，可構(gòu)成這樣的光學(xué)系統(tǒng)在掃描方向上根據(jù)來自旋轉(zhuǎn)多面鏡619的反射面620的光的入射角，確定成像位置的高度，還可構(gòu)成這樣的光學(xué)系統(tǒng)在與掃描方向正交的方向上，將在會(huì)聚裝置604的紅光路第一會(huì)聚透鏡613R、綠光路第一會(huì)聚透鏡613G、藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡613B上形成的矩形照明像通過各色光用的第二會(huì)聚透鏡618R、618G、618B放大投射到圖像顯示面板606上，且大致相當(dāng)于圖像顯示面板606的高度尺寸。
圖像顯示面板606具有與圖5所示的圖像顯示面板204相同的結(jié)構(gòu)。即，圖像顯示面板606由透射型液晶面板626、在入射側(cè)備有的作為起偏鏡的入射側(cè)偏振片627、以及在出射側(cè)備有的作為檢偏鏡的出射側(cè)偏振片628構(gòu)成。圖像顯示面板606的工作與圖5所示的圖像顯示面板204完全相同，所以其詳細(xì)說明從略。
由于用如上的方式構(gòu)成，在使用發(fā)白色光的金屬鹵化物燈、高壓汞燈這樣的放電管式的光源的情況下，使用不備有濾色片這樣的色選擇裝置的圖像顯示面板，也能進(jìn)行彩色顯示，而且這時(shí)由于圖像顯示面板606上的各像素根據(jù)照亮該像素的光的顏色進(jìn)行顯示，所以分辨率不會(huì)下降。另外，由于來自光源608的光經(jīng)常有效地被導(dǎo)向到圖像顯示面板606上，所以能實(shí)現(xiàn)較高的光的利用率。
另外，在使用放電管式的光源的情況下，從反射鏡射出的光為具有中心部明亮而周邊部暗淡的分布的光。因此，如果將該光源用于實(shí)施形態(tài)4的光學(xué)系統(tǒng)，則在與圖像顯示面板的掃描方向正交的方向上，與中心部相比，周邊部發(fā)暗。在本實(shí)施形態(tài)中，用積分儀光學(xué)系統(tǒng)602一次就形成亮度均勻的像，將其投射出去，所以即使沿著與圖像顯示面板606的掃描方向正交的方向，也能獲得周邊部的亮度不至下降的良好的圖像。
另外，與實(shí)施形態(tài)1-(1)所述的相同，即使在本實(shí)施形態(tài)5中，由于用作為多角鏡的旋轉(zhuǎn)多面鏡619進(jìn)行各色光的掃描，所以能減小入射到反射面620上的光的有效光束的大小，減小反射面620。因此，能減小旋轉(zhuǎn)多面鏡619，另外，使其旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)也能小型化。因此能實(shí)現(xiàn)裝置總體的小型化、輕量化、降低成本。
在本實(shí)施形態(tài)5中，作為圖像顯示面板606雖然使用了透射型液晶方式的顯示裝置，但如果有調(diào)制入射光、進(jìn)行顯示的顯示裝置也可以，還能使用反射型液晶方式、反射型鏡面裝置等。但是不言而喻，需要能快速響應(yīng)的顯示裝置。另外，還需要與所使用的顯示裝置一致地使光學(xué)系統(tǒng)(特別是掃描光學(xué)系統(tǒng)605)最佳化。
在本實(shí)施形態(tài)5中，能與實(shí)施形態(tài)4的圖16同樣地配置旋轉(zhuǎn)多面鏡和入射光的關(guān)系。因此，能抑制光學(xué)系統(tǒng)的高度(旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)軸方向的尺寸)。但是，實(shí)施形態(tài)5的配置與圖21～圖23的配置相比，由于全部光相對(duì)于掃描方向傾斜地入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡619上，所以各色光用的第二會(huì)聚透鏡618R、618G、618B和旋轉(zhuǎn)多面鏡319的間隔變長(zhǎng)，使得旋轉(zhuǎn)多面鏡619的反射面620大型化，導(dǎo)致裝置總體的大型化。因此，最好考慮裝置總體的形狀或尺寸來構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。
在本實(shí)施形態(tài)5中，通過改變分色光學(xué)系統(tǒng)603的結(jié)構(gòu)，能變更對(duì)白色光進(jìn)行分色時(shí)的顏色配置情況，這一點(diǎn)是明確的。另外，不言而喻，如果有能將白色光分離成對(duì)每一種顏色的光路的結(jié)構(gòu)，則分色光學(xué)系統(tǒng)603能變更成另一種結(jié)構(gòu)。
另外，在上述例子中雖然將圖像顯示面板606上的照明光的掃描方向作為橫向，但不言而喻，通過變更圖像顯示面板606和照明光學(xué)系統(tǒng)的配置設(shè)定，也能沿縱向掃描。這時(shí)能根據(jù)掃描方向最佳化地設(shè)計(jì)圖像顯示面板606的驅(qū)動(dòng)方法。
另外如圖25所示，將圖像顯示部作成本實(shí)施形態(tài)5的結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置投影透鏡629，能將圖像顯示面板606上的圖像放大投射到圖中未示出的屏幕上，構(gòu)成投影型圖像顯示裝置。這時(shí)，作為圖像顯示面板606，不一定必須是本實(shí)施形態(tài)5中說明的透射型液晶方式，也可以作成前面所述的其他方式的顯示面板，在這樣的情況下，不言而喻，應(yīng)用眾所周知的技術(shù)對(duì)顯示裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏湍茉O(shè)定投影透鏡629的特性和配置方法。
(實(shí)施形態(tài)6)圖26、圖27、圖28表示實(shí)施形態(tài)6的投影型圖像顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)，圖26是表示從光源到旋轉(zhuǎn)多面鏡的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖27是表示從旋轉(zhuǎn)多面鏡到投影透鏡的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖28是側(cè)視圖。
本實(shí)施形態(tài)6的投影型圖像顯示裝置由光源部701、會(huì)聚裝置(第一光學(xué)系統(tǒng))704、旋轉(zhuǎn)多面鏡721、掃描光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))705、圖像顯示面板706、以及圖中未示出的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路、投影透鏡708構(gòu)成。
光源部701備有通過電極間的放電而形成弧光、產(chǎn)生并射出白色光的光源709；以及將來自光源709的光反射到其旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸上的一個(gè)方向一側(cè)的反射鏡710。另外，光源部701還備有積分儀光學(xué)系統(tǒng)702、分色光學(xué)系統(tǒng)703。
來自光源部701的光入射到積分儀光學(xué)系統(tǒng)702中。積分儀光學(xué)系統(tǒng)702由備有形狀相同的矩形有效開口部的作為微透鏡的集合體的第一透鏡陣列711、與上述第一透鏡陣列711的各微透鏡一一對(duì)應(yīng)的作為微透鏡的集合體的第二透鏡陣列712構(gòu)成。構(gòu)成第二透鏡陣列712的各微透鏡有開口，該開口的大小與由第一透鏡陣列711的各微透鏡在第二透鏡陣列712上形成的光源像的大小一致。另外，構(gòu)成第二透鏡陣列712的各微透鏡的曲率中心位置這樣設(shè)定使第一透鏡陣列711的各微透鏡的矩形開口形狀經(jīng)過分色光學(xué)系統(tǒng)703，重疊在會(huì)聚裝置704的各色用的第一會(huì)聚透鏡713R、713G、713B上，以便實(shí)現(xiàn)矩形的均勻照明。在各光路中形成矩形像時(shí)，不能被會(huì)聚的光成為向周邊漏泄的光，這成為圖像品質(zhì)變壞的主要原因，所以在各色用的第一會(huì)聚透鏡713R、713G、713B的入射側(cè)設(shè)置備有同一開口形狀的開口光闌714R、714G、714B。
分色光學(xué)系統(tǒng)703由交叉的紅反射分色鏡715和藍(lán)反射分色鏡716構(gòu)成，配置成使入射光傾斜地入射到兩個(gè)分色鏡715、716上。白色的入射光中紅色波段的光被紅反射分色鏡715反射后被導(dǎo)向紅光路第一會(huì)聚透鏡713R上。白色的入射光中綠色波段的光透過紅反射分色鏡715及藍(lán)反射分色鏡716后，被導(dǎo)向綠光路第一會(huì)聚透鏡713G上。白色的入射光中藍(lán)色波段的光被藍(lán)反射分色鏡716反射后被導(dǎo)向藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡713B上。從紅光路第一會(huì)聚透鏡713R出射的紅色光、以及從藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡713B出射的藍(lán)色光被全反射鏡717R、717B反射后，分別被會(huì)聚在中間中繼透鏡718R、718B上，都形成第二透鏡陣列712的像。中間中繼透鏡718R、718B這樣設(shè)置在出射中繼透鏡719R、719B上形成紅光路第一會(huì)聚透鏡713R及藍(lán)光路第一會(huì)聚透鏡713B上的矩形照明像的像。
出射中繼透鏡719R、719B使在中間中繼透鏡718R、717B上形成的第二透鏡陣列712的像通過各色光用的第二會(huì)聚透鏡720R、720B后在旋轉(zhuǎn)多面鏡721的反射面722上形成。綠光路第一會(huì)聚透鏡713G使第二透鏡陣列712的像通過綠色光用的第二會(huì)聚透鏡720G后在旋轉(zhuǎn)多面鏡721的反射面722上形成。因此，能使反射面720上的光源像形成得小一些，有助于裝置總體的小型化。但在不優(yōu)先考慮裝置的大小的情況下，也可以不在旋轉(zhuǎn)多面鏡721的反射面722上形成第二透鏡陣列712的像，而是在各色光用的第二會(huì)聚透鏡720R、720G、720B上形成。這時(shí)，如果縮小旋轉(zhuǎn)多面鏡721的反射面722和各色光用的第二會(huì)聚透鏡720R、720G、720B之間的間隔，則即使采用該結(jié)構(gòu)也能達(dá)到某種程度的小型化。
各色光用的第二會(huì)聚透鏡720R、720G、720B使在會(huì)聚裝置704的綠色光用的第一會(huì)聚透鏡713G、出射中繼透鏡719R、719B上形成的矩形照明像的像通過掃描光學(xué)系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))705后在圖像顯示面板706上形成。因此，能在圖像顯示面板706上形成各色光的矩形照明區(qū)域。該矩形照明區(qū)域與用圖17說明的相同，使圖像顯示面板706的有效像素區(qū)域在掃描方向上呈大致三等分大小的帶狀。
如圖27所示，掃描光學(xué)系統(tǒng)705至少有與被旋轉(zhuǎn)多面鏡721的反射面722反射的光的掃描范圍對(duì)應(yīng)的入射光有效部。而且，掃描光學(xué)系統(tǒng)705這樣構(gòu)成與入射光的入射角成正比地確定成像位置的高度。更具體地說，假設(shè)旋轉(zhuǎn)多面鏡721的一個(gè)反射面722的旋轉(zhuǎn)方向721a的寬度相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角(中心角)為θp( 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡721備有的反射面722的個(gè)數(shù))，以入射角θp入射到掃描光學(xué)系統(tǒng)705中的光會(huì)聚在位于照明位置的圖像顯示面板706上的有效像素區(qū)域的掃描方向的端部(光線高度最高的部分)。
在捕捉旋轉(zhuǎn)多面鏡721旋轉(zhuǎn)過程中的某一瞬間的情況下，與圖19所示的情況相同，在一個(gè)反射面722上紅、綠、藍(lán)光的集合體(光點(diǎn))沿著主光線互不重合的旋轉(zhuǎn)方向721a排列形成一列。從旋轉(zhuǎn)多面鏡721的旋轉(zhuǎn)軸看各色光的主光線的入射位置時(shí)，如圖26所示，紅色光主光線的入射位置和綠色光主光線的入射位置的夾角、以及綠色光主光線的入射位置和藍(lán)色光主光線的入射位置的夾角都大約為θp/3。
旋轉(zhuǎn)多面鏡721的大小由掃描角度(2×θp)和一個(gè)反射面722的大小決定。其中，掃描角度大致由掃描光學(xué)系統(tǒng)705的設(shè)計(jì)、圖像顯示面板706的尺寸、以及會(huì)聚F數(shù)決定。另一方面，由于光源像排列在反射面722上，所以一個(gè)反射面722的大小由光源像(第二透鏡陣列712的像)的大小決定。因此，在本實(shí)施形態(tài)6中，為了反射面722的小型化、旋轉(zhuǎn)多面鏡721的小型化，這樣確定第二透鏡陣列712上的各微透鏡的配置如圖29所示，在反射面722上形成了第二透鏡陣列712的像時(shí)，該像在旋轉(zhuǎn)多面鏡721的旋轉(zhuǎn)方向721a(掃描方向)上的尺寸比與之正交的尺寸為短。當(dāng)然，這時(shí)設(shè)定第一透鏡陣列711的各微透鏡的曲率中心位置，以便在各個(gè)微透鏡開口部上形成光源像731。這樣一來，在保持亮度不變的情況下，通過將第二透鏡陣列712的形狀做成細(xì)長(zhǎng)，就能抑制反射面722的大小(特別是旋轉(zhuǎn)方向上的尺寸)，能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)多面鏡721的小型化。
而且，利用圖中未示出的電動(dòng)機(jī)，以旋轉(zhuǎn)軸723為中心使旋轉(zhuǎn)多面鏡721轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)時(shí)出射光的形態(tài)與實(shí)施形態(tài)5中說明的圖24相同，所以其詳細(xì)說明從略。
如圖27所示，掃描光學(xué)系統(tǒng)705例如由在掃描方向具有長(zhǎng)的開口、在與掃描方向正交的方向具有短的開口的掃描透鏡724、725、726構(gòu)成。這里，掃描透鏡724、725、726中任何一面沿掃描方向和沿與掃描方向正交的方向的曲面半徑R都不同。因此，可構(gòu)成這樣的光學(xué)系統(tǒng)在掃描方向上根據(jù)來自旋轉(zhuǎn)多面鏡721的反射面722的光的入射角，確定成像位置的高度，還可構(gòu)成這樣的光學(xué)系統(tǒng)在與掃描方向正交的方向上，將在會(huì)聚裝置704的綠色光用的第一會(huì)聚透鏡713G、出射中繼透鏡719R、719B上的矩形照明像通過各色光用的第二會(huì)聚透鏡720R、720G、720B放大投射到圖像顯示面板706上，且大致相當(dāng)于圖像顯示面板706的高度尺寸。
本實(shí)施形態(tài)6的光學(xué)系統(tǒng)這樣構(gòu)成掃描方向與垂直于掃描方向的方向相比，能用小的F數(shù)會(huì)聚在圖像顯示面板706上。從會(huì)聚效率的觀點(diǎn)看，即使是垂直于掃描方向的方向，也有利于F數(shù)小的一方，但對(duì)于裝置總體的小型化不利。在實(shí)施形態(tài)6中，由于在圖像顯示面板706上形成的各色光的帶狀照明區(qū)域中需要獲得長(zhǎng)邊端部(各色光的帶狀照明區(qū)域相鄰一側(cè)的端部)的聚焦精度(如果該聚焦不精確，則會(huì)發(fā)生混色)，所以使掃描方向的F數(shù)變小。另一方面，通過將與之正交的方向上的F數(shù)取得比較大，也能實(shí)現(xiàn)裝置總體的小型化。
圖像顯示面板706具有與圖5所示的圖像顯示面板204相同的結(jié)構(gòu)。即，圖像顯示面板706由透射型液晶面板727、在入射側(cè)備有的作為起偏鏡的入射側(cè)偏振片728、以及在出射側(cè)備有的作為檢偏鏡的出射側(cè)偏振片729構(gòu)成。圖像顯示面板706的工作與圖5所示的圖像顯示面板204完全相同，所以其詳細(xì)說明從略。
另外，還設(shè)有能將圖像顯示面板706上的圖像放大投射到圖中未示出的屏幕上的投影透鏡708，能獲得大型影像。該投影透鏡708備有能無損失地使從圖像顯示面板708射出的光進(jìn)入的大的光孔。
通過如上方式構(gòu)成，與實(shí)施形態(tài)5相同，在使用發(fā)白色光的金屬鹵化物燈、高壓汞燈這樣的放電管式的光源的情況下，使用不備有濾色片這樣的色選擇裝置的圖像顯示面板，也能進(jìn)行彩色顯示，而且這時(shí)由于圖像顯示面板706上的各像素根據(jù)照亮該像素的光的顏色進(jìn)行顯示，所以分辨率不會(huì)下降。另外，由于來自光源部709的光總是有效地被導(dǎo)向到圖像顯示面板706上，所以能實(shí)現(xiàn)較高的光的利用率。
另外，在使用放電管式的光源的情況下，從反射鏡射出的光為具有中心部明亮而周邊部暗淡的分布的光。因此，如果將該光源用于實(shí)施形態(tài)4的光學(xué)系統(tǒng)中，則在與圖像顯示面板的掃描方向正交的方向上，與中心部相比，周邊部發(fā)暗。在本實(shí)施形態(tài)中，用積分儀光學(xué)系統(tǒng)702一次就形成亮度均勻的像，將其投射出去，所以即使沿著與圖像顯示面板706的掃描方向正交的方向，也能獲得周邊部的亮度不至下降的良好的圖像。
另外，能實(shí)現(xiàn)性能幾乎不變壞的旋轉(zhuǎn)多面鏡的小型化，提供小型的投影型圖像顯示裝置。
在本實(shí)施形態(tài)6中，作為圖像顯示面板706，雖然使用了透射型液晶方式的顯示裝置，但如果有調(diào)制入射光、進(jìn)行顯示的顯示裝置也可以，還能使用反射型液晶方式、反射型鏡面裝置等。但是不言而喻，需要能快速響應(yīng)的顯示裝置。另外，還需要與所使用的顯示裝置一致地使光學(xué)系統(tǒng)(特別是掃描光學(xué)系統(tǒng)705)最佳化。
在本實(shí)施形態(tài)6中，能與實(shí)施形態(tài)4的圖16同樣地配置旋轉(zhuǎn)多面鏡和入射光的關(guān)系。因此，能抑制光學(xué)系統(tǒng)的高度(旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)軸方向的尺寸)。但是，實(shí)施形態(tài)6的配置與圖26～圖28的配置相比，由于全部光相對(duì)于掃描方向傾斜地入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡721上，所以各色光用的第二會(huì)聚透鏡720R、720G、720B和旋轉(zhuǎn)多面鏡721的間隔變長(zhǎng)，使得旋轉(zhuǎn)多面鏡721的反射面722大型化，導(dǎo)致裝置總體的大型化。因此，最好考慮裝置總體的形狀或尺寸構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。
在本實(shí)施形態(tài)6中，通過改變分色光學(xué)系統(tǒng)703的結(jié)構(gòu)，能變更對(duì)白色光進(jìn)行分色時(shí)的顏色配置情況，這一點(diǎn)是明確的。另外，不言而喻，如果有能將白色光分離成對(duì)每一種顏色的光路的結(jié)構(gòu)，則分色光學(xué)系統(tǒng)703能變更成另一種結(jié)構(gòu)。
另外，在上述例子中雖然將圖像顯示面板706上的照明光的掃描方向作為橫向，但不言而喻，通過變更圖像顯示面板706和照明光學(xué)系統(tǒng)的配置設(shè)定，也能沿縱向掃描。這時(shí)能根據(jù)掃描方向最佳化地設(shè)計(jì)圖像顯示面板706的驅(qū)動(dòng)方法。
以上說明的實(shí)施形態(tài)只不過都是為了了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容的實(shí)施形態(tài)，并非將本發(fā)明僅限定于這樣的具體例子而進(jìn)行解釋，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求中記述的范圍內(nèi)能進(jìn)行各種變更來實(shí)施本發(fā)明，應(yīng)廣義地解釋本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種彩色圖像顯示裝置，它有分別射出紅、綠、藍(lán)各色光的光源部；來自上述光源部的上述各色光入射的第一光學(xué)系統(tǒng)；從上述第一光學(xué)系統(tǒng)出射的上述各色光入射后反射時(shí)，使上述各色光進(jìn)行掃描的旋轉(zhuǎn)多面鏡；將來自上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的上述各色光導(dǎo)向到照明位置的第二光學(xué)系統(tǒng)；配置在上述照明位置上、備有根據(jù)紅、綠、藍(lán)各色信號(hào)調(diào)制入射光的多個(gè)像素的圖像顯示面板；以及用入射到該像素上的光的顏色所對(duì)應(yīng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)上述圖像顯示面板的上述各像素的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路，在上述圖像顯示面板上互相大致平行地形成上述各色光的帶狀照明區(qū)域，通過上述掃描使上述照明區(qū)域連續(xù)地移動(dòng)進(jìn)行彩色顯示，該彩色圖像顯示裝置的特征在于上述各色光的主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上互相不重合，而且在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)方向上以互不相同的角度入射到上述旋轉(zhuǎn)多面鏡上，被上述旋轉(zhuǎn)多面鏡反射的上述各色光的主光線以互不相同的角度入射到上述第二光學(xué)系統(tǒng)后，入射到上述圖像顯示面板的不同位置。
2.一種彩色圖像顯示裝置，它有分別射出紅、綠、藍(lán)各色光的光源部；來自上述光源部的上述各色光入射的第一光學(xué)系統(tǒng)；從上述第一光學(xué)系統(tǒng)出射的上述各色光分別入射后反射時(shí)，使上述各色光進(jìn)行掃描的三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡；將來自上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的上述各色光導(dǎo)向到照明位置的第二光學(xué)系統(tǒng)；配置在上述照明位置上、備有根據(jù)紅、綠、藍(lán)各色信號(hào)調(diào)制入射光的多個(gè)像素的圖像顯示面板；以及用入射到該像素上的光的顏色所對(duì)應(yīng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)上述圖像顯示面板的上述各像素的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路，在上述圖像顯示面板上互相大致平行地形成上述各色光的帶狀照明區(qū)域，通過上述掃描使上述照明區(qū)域連續(xù)地移動(dòng)進(jìn)行彩色顯示，該彩色圖像顯示裝置的特征在于上述三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡在使旋轉(zhuǎn)軸一致、而且使旋轉(zhuǎn)方向的相位互相錯(cuò)開后被一體化，分別被上述三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡反射的上述各色光的主光線以互不相同的角度入射到上述第二光學(xué)系統(tǒng)后，入射到上述圖像顯示面板的不同位置。
3.一種彩色圖像顯示裝置，它有分別射出紅、綠、藍(lán)各色光的光源部；來自上述光源部的上述各色光入射的第一光學(xué)系統(tǒng)；從上述第一光學(xué)系統(tǒng)出射的上述各色光分別入射后反射時(shí)，使上述各色光進(jìn)行掃描的三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡；將來自上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的上述各色光導(dǎo)向到照明位置的第二光學(xué)系統(tǒng)；配置在上述照明位置上、備有根據(jù)紅、綠、藍(lán)各色信號(hào)調(diào)制入射光的多個(gè)像素的圖像顯示面板；以及用入射到該像素上的光的顏色所對(duì)應(yīng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)上述圖像顯示面板的上述各像素的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路，在上述圖像顯示面板上互相大致平行地形成上述各色光的帶狀照明區(qū)域，通過上述掃描使上述照明區(qū)域連續(xù)地移動(dòng)進(jìn)行彩色顯示，該彩色圖像顯示裝置的特征在于上述三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡分別繞不同的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，分別被上述三個(gè)旋轉(zhuǎn)多面鏡反射的上述各色光的主光線以互不相同的角度入射到上述第二光學(xué)系統(tǒng)后，入射到上述圖像顯示面板的不同位置。
4.如權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述第二光學(xué)系統(tǒng)是上述照明位置處的光線高度與入射光的入射角呈正比地變化的光學(xué)系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于在使上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的一個(gè)反射面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角為θp(θ 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡備有的反射面的個(gè)數(shù))時(shí)，以入射角θp入射到上述第二光學(xué)系統(tǒng)中的光線會(huì)聚在上述圖像顯示面板上的上述掃描方向上光線高度為最高的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于在使上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的一個(gè)反射面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角為θp(θ 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡備有的反射面的個(gè)數(shù))、使入射到上述旋轉(zhuǎn)多面鏡上的各色光的主光線按照上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)方向的順序依次為第一主光線、第二主光線、第三主光線時(shí)，上述第一主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置和上述第二主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角、以及上述第第二主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置和上述第三主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角都大約為θp/3。
7.如權(quán)利要求1所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于在使上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的一個(gè)反射面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角為θp(θ 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡備有的反射面的個(gè)數(shù))、使入射到上述旋轉(zhuǎn)多面鏡上的各色光的主光線按照上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)方向的順序依次為第一主光線、第二主光線、第三主光線、使上述第一主光線和上述第二主光線的夾角為θc1、上述第二主光線和上述第三主光線的夾角為θc2時(shí)，滿足以下關(guān)系。(θc1+θc2)×3/2≤2×θp
8.如權(quán)利要求1所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于在使上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的一個(gè)反射面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角為θp(θ 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡備有的反射面的個(gè)數(shù))、使入射到上述旋轉(zhuǎn)多面鏡上的各色光的主光線按照上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)方向的順序依次為第一主光線、第二主光線、第三主光線、使上述第一主光線和上述第二主光線的夾角為θc1、上述第二主光線和上述第三主光線的夾角為θc2時(shí)，上述角度θc1及上述角度θc2都大致為2×θp/3。
9.一種彩色圖像顯示裝置，它有分別射出紅、綠、藍(lán)各色光的光源部；來自上述光源部的上述各色光入射的第一光學(xué)系統(tǒng)；從上述第一光學(xué)系統(tǒng)出射的上述各色光入射后反射時(shí)，使上述各色光進(jìn)行掃描的旋轉(zhuǎn)多面鏡；將來自上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的上述各色光導(dǎo)向到照明位置的第二光學(xué)系統(tǒng)；配置在上述照明位置上、備有根據(jù)紅、綠、藍(lán)各色信號(hào)調(diào)制入射光的多個(gè)像素的圖像顯示面板；以及用入射到該像素上的光的顏色所對(duì)應(yīng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)上述圖像顯示面板的上述各像素的圖像顯示面板驅(qū)動(dòng)電路，在上述圖像顯示面板上互相大致平行地形成上述各色光的帶狀照明區(qū)域，通過上述掃描使上述照明區(qū)域連續(xù)地移動(dòng)進(jìn)行彩色顯示，該彩色圖像顯示裝置的特征在于各色光的上述帶狀的各照明區(qū)域的面積大約等于上述圖像顯示面板的有效區(qū)域的1/3，上述第二光學(xué)系統(tǒng)是上述照明位置處的光線高度與入射光的入射角呈正比地變化的光學(xué)系統(tǒng)，在使上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的一個(gè)反射面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角為θp(θ 式中，n是旋轉(zhuǎn)多面鏡備有的反射面的個(gè)數(shù))時(shí)，以入射角θp入射到上述第二光學(xué)系統(tǒng)中的光線會(huì)聚在上述圖像顯示面板上的上述掃描方向上光線高度為最高的位置，在使入射到上述旋轉(zhuǎn)多面鏡上的各色光的主光線按照上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)方向的順序依次為第一主光線、第二主光線、第三主光線時(shí)，上述第一主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置和上述第二主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角、以及上述第第二主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置和上述第三主光線在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上的入射位置相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的夾角都大約為θp/3，在使上述第一主光線和上述第二主光線的夾角為θc1、上述第二主光線和上述第三主光線的夾角為θc2時(shí)，上述角度θc1及上述角度θc2都大約為2×θp/3。
10.如權(quán)利要求1、2、3或9所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述光源部備有射出包含紅、綠、藍(lán)各色光的白色光的光源；以及將上述白色光分解成紅、綠、藍(lán)各色光的分色光學(xué)系統(tǒng)。
11.如權(quán)利要求10所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于從上述分色光學(xué)系統(tǒng)的入射部到出射部的光學(xué)距離對(duì)各色光大致相等。
12.如權(quán)利要求1、2、3或9所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述第二光學(xué)系統(tǒng)包含F(xiàn)θ透鏡。
13.如權(quán)利要求1、2、3或9所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述圖像顯示面板是透射型光閥。
14.如權(quán)利要求1、2、3或9所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述圖像顯示面板是反射型光閥。
15.如權(quán)利要求1、2、3或9所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于從上述第一光學(xué)系統(tǒng)至上述圖像顯示面板的光學(xué)系統(tǒng)中的上述掃描方向的照明F數(shù)比與之正交方向的照明F數(shù)小。
16.如權(quán)利要求1、2、3或9所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述第一光學(xué)系統(tǒng)配備帶有矩形開口的光闌。
17.如權(quán)利要求1、2、3或9所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述光源部備有積分儀光學(xué)系統(tǒng)。
18.如權(quán)利要求17所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述積分儀光學(xué)系統(tǒng)有第一透鏡陣列和第二透鏡陣列，上述第一光學(xué)系統(tǒng)有第一透鏡和第二透鏡，上述第一透鏡陣列是有形狀相同的矩形開口的微透鏡集合體，上述第二透鏡陣列是與上述第一透鏡陣列的上述微透鏡一一對(duì)應(yīng)的微透鏡集合體，入射到上述第一透鏡陣列的各微透鏡的入射光會(huì)聚在與上述第二透鏡陣列對(duì)應(yīng)的上述微透鏡上，上述第一透鏡陣列的各微透鏡的開口形狀重疊在上述第一透鏡上，重疊在上述第一透鏡上的上述第一透鏡陣列的微透鏡的開口形狀的像經(jīng)過上述第二光學(xué)系統(tǒng)后在上述圖像顯示面板上形成，形成上述帶狀的照明區(qū)域。
19.如權(quán)利要求18所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述第一透鏡使上述第二透鏡陣列的像通過上述第二透鏡，在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上形成。
20.如權(quán)利要求19所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述第二透鏡陣列的微透鏡的集合體的總體形狀呈這樣一種形狀，即在上述旋轉(zhuǎn)多面鏡的反射面上形成其像時(shí)，其像對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)方向的尺寸小于垂直于該方向的方向上的尺寸。
21.如權(quán)利要求18所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述第一透鏡陣列備有使曲率中心相對(duì)于開口心中不同而形成的多個(gè)微透鏡，以便入射到上述第一透鏡陣列的各微透鏡上的入射光會(huì)聚在上述第二透鏡陣列的對(duì)應(yīng)的上述微透鏡上，上述第二透鏡陣列的上述微透鏡的開口的大小根據(jù)由上述第一透鏡陣列形成的像的大小進(jìn)行設(shè)定。
22.如權(quán)利要求17所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于上述光源部還備有射出包含紅、綠、藍(lán)各色光的白色光的光源；以及將上述白色光分解成紅、綠、藍(lán)各色光的分色光學(xué)系統(tǒng)，上述積分儀光學(xué)系統(tǒng)配置在上述光源和上述分色光學(xué)系統(tǒng)之間。
23.如權(quán)利要求22所述的彩色圖像顯示裝置，其特征在于從上述分色光學(xué)系統(tǒng)的入射部到出射部的光學(xué)距離對(duì)于各色光來說大致相等。
24.一種投影型圖像顯示裝置，其特征在于備有權(quán)利要求1、2、3或9所述的彩色圖像顯示裝置；以及將在上述圖像顯示面板上形成的圖像放大投射的投影光學(xué)系統(tǒng)。
全文摘要
來自光源部(201)的紅、綠、藍(lán)各色光經(jīng)由第一光學(xué)系統(tǒng)(202)互不重合地、而且沿旋轉(zhuǎn)多面鏡的旋轉(zhuǎn)方向以互不相同的角度入射到旋轉(zhuǎn)多面鏡(212)的反射面上。旋轉(zhuǎn)多面鏡(212)反射各色光時(shí)使各色光掃描。進(jìn)行掃描的各色光以互不相同的角度入射到第二光學(xué)系統(tǒng)(203)上,被導(dǎo)向到圖像顯示面板(204)的不同位置。各色光在圖像顯示面板(204)上形成互相大致平行的帶狀的照明區(qū)域,通過上述掃描,使照明區(qū)域連續(xù)地移動(dòng)。用對(duì)應(yīng)于入射到該像素上的光的顏色的信號(hào),驅(qū)動(dòng)圖像顯示面板上的各像素,進(jìn)行彩色顯示。如果采用這樣的彩色圖像顯示裝置,則不使用濾色片,而使用沒有各色光專用的像素的圖像顯示面板,也能進(jìn)行彩色顯示。因此,光的利用效率高,能進(jìn)行高分辨率的顯示。另外,由于用旋轉(zhuǎn)多面鏡構(gòu)成掃描光學(xué)系統(tǒng),所以能提供小型、低成本的圖像顯示裝置。
文檔編號(hào)G02B26/12GK1383496SQ01801591
公開日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月5日
發(fā)明者山岸成多, 宮井宏, 野田均, 畑山淳 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社