CN1346066A - 光学设备、图象显示装置以及颜色切换方法 - Google Patents

光学设备、图象显示装置以及颜色切换方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种结构紧凑、对比度良好的投射型图象显示装置。本发明所提供的一种图象显示装置,可以具有由光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束分解元件,对由所述偏振光束分解元件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件,由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件,以及将由所述光学特性切换元件处依次出射的、呈若干种颜色的光束照射至所述图象显示元件上用的照射组件,而且可以将由所述图象显示元件出射的光束入射至所述投射透镜处,并且使由所述光源单元至所述投射透镜间的光路呈U字型。

Description

光学设备、图象显示装置以及颜色切换方法
技术领域
本发明涉及利用诸如液晶显示面板或图象显示元件等等的光阀元件，在屏幕上投影出图象的图象投射装置，如果举例来说，本发明涉及诸如液晶放映装置、反射式图象显示放映装置、投射型背面投影电视机等等的光学设备、投影型图象显示装置以及颜色切换方法，特别涉及可以利用对入射至光阀元件上的光束颜色实施周期性切换的电子型时间分割式光学特性切换元件，对图象实施投射用的投射技术。
背景技术
在论文Gary D.Sharp et al.典hroughput Color Switch forSequential Color Projection粘ID 2000 DIGEST中指出，可以使用能够对位于特定波长频率带域的光束光轴实施偏光作用的偏振光束转动控制元件，比如说能够对作为偏振光束P的红色光束R的偏振光轴实施转动而使其变换成偏振光束S的红色光束R用偏振光束转动控制元件，对作为偏振光束P的绿色光束G的偏振光轴实施转动而使其变换成偏振光束S的绿色光束G用偏振光束转动控制元件，对作为偏振光束P的蓝色光束B的偏振光轴实施转动而使其变换成偏振光束S的蓝色光束B用偏振光束转动控制元件，作为对入射至光阀元件处的光束颜色实施周期性切换的电子型时间分割式光学特性切换元件(下面称为光学特性切换元件)。
而且在上述论文中还指出，可以使用反射部件对由光源发射出的光束实施反射，使其通过第一透镜阵列和第二透镜阵列，由偏振光束分解元件变换成偏振光束P，在透射过聚光透镜之后，入射至透射型光学特性切换元件而将红色光束R、蓝色光束B和绿色光束G依次出射，透射过偏振光束分解元件(下面称为PBS)、入射至反射型液晶显示面板，由该液晶显示面板对其实施反射，当图象信号表示白色时，由液晶显示面板将偏振光束P变换成偏振光束S，并由偏振光束分解元件(PBS)实施反射，从而使这一反射光束可以通过投射透镜而获得放大后的图象。
发明内容
在先技术中的这种光学设备整体呈L字型，所以投射透镜至液晶显示面板间的距离比较长，所制作出的制成品的尺寸将比较大。
而且使用在投射型图象显示装置中的液晶显示面板的液晶响应时间比较长。因此在先技术中的这种投射型图象显示装置，需要按照将红色光束R投射在液晶显示面板上的整个画面处，随后依次对绿色光束G、蓝色光束B实施投射的方式，对偏振光束转动控制元件实施切换，这会使得光束利用效率非常低。
本发明就是解决上述问题用的发明，本发明的目的就是提供一种结构紧凑、对比度良好的投射型图象显示技术。
本发明的另一目的就是提供一种光束利用效率良好、新颖且实用的投射型图象显示技术。
为了能够实现本发明的目的，第一发明是一种投射型图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，将光束照射至所述图象显示元件上用的照射组件，以及对由所述图象显示元件出射的光束实施投射用的投射组件，而且可以使由所述图象显示元件出射的光束入射至所述投射组件。
而且，在第一发明中还可以进一步设置有光路变换元件，而且可以使所述照射组件由偏振光束分解元件构成，使所述图象显示元件由反射型图象显示元件构成，并且可以使由所述光源单元至所述投射组件间的光路呈U字型。而且，还可以进一步使所述光学特性切换元件呈通过电压对光束衍射实施控制的构成形式，配置在所述光路中、使所述照射组件由偏振光束分解元件构成，并且使所述图象显示元件由反射型图象显示元件构成。
第二发明是一种投射型图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束分解元件，对由所述偏振光束分解元件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，全反射镜棱镜，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的反射式微型反射镜型图象显示元件，以及投射透镜，而且由所述光学特性切换元件处依次出射的、呈若干种颜色的光束由所述全反射镜棱镜实施反射处理后，入射至所述反射式微型反射镜型图象显示元件，反射光束中的允许通过光束(ON光束)可以透射过所述全反射镜棱镜并入射至所述投射透镜处。
第三发明是一种投射型图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，由若干个透镜构成的成象光学***，以及对由所述图象显示元件出射的光束实施投射用的投射组件，而且由所述光学特性切换元件处依次出射的、呈若干种颜色的光束可以通过所述成象光学***照射在所述图象显示元件上，所述成象光学***可以使与所述光学特性切换元件相关的图象成象在所述图象显示元件上，并且可以将由所述图象显示元件出射的光束入射至所述投射组件处。
而且，在第三发明中还可以进一步使所述光学特性切换元件可同时出射出呈若干种颜色的光束，将其照射在所述图象显示元件上的不同区域处，并且可以使所述若干个光束依次移动至所述图象显示元件上的不同区域处。
第四发明是一种投射型图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的反射型光学特性切换元件，全反射镜棱镜，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，由若干个透镜构成的成象光学***，以及对由所述图象显示元件出射的光束实施投射用的投射组件，而且由所述偏振光束变换组件出射的光束可以通过所述全反射镜棱镜实施反射，入射至反射型光学特性切换元件处，所述反射光束透射过所述全反射镜棱镜，通过成象光学***入射在所述图象显示元件上，而且可以使由所述图象显示元件出射的光束入射至所述投射组件处。
而且，在第四发明中还可以进一步使所述成象光学***中包含有非球面型透镜。
第五发明是一种投射型图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，将由所述偏振光束变换组件出射的光束分割成若干个光束、将各个光束聚光至不同位置处、并且使所述若干个光束的聚光位置依次移动用的光学特性切换元件，以及由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，而且可以使由所述光学特性切换元件出射的若干个光束照射在所述图象显示元件上的不同区域处，并且使所述若干个光束依次移动至所述区域处。
而且，在第五发明中还可以进一步设置有成象光学***，并且可以使所述光学特性切换元件由全息成象元件构成，利用衍射光束，因此可以使由所述光学特性切换元件出射的若干个光束聚光在所述成象光学***上的不同区域处。
第六发明是一种图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射的若干个光束实施依次输出用的若干个反射型光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，以及将由所述光学特性切换元件出射的光束成象在所述图象显示元件上用的成象光学***，而且由所述若干个光学特性切换元件出射的、彼此不同的光束聚光在所述成象透镜上的不同位置处，对由所述各光学特性切换元件出射的光束颜色实施依次切换，并且使由各光学特性切换元件出射的光束照射在所述图象显示元件上的不同区域处。
第七发明是一种图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的第一偏振光束分解元件，使由所述第一偏振光束分解元件出射的若干个光束依次实施输出用的透射型的第一光学特性切换元件，对由所述第一光学特性切换元件出射的、作为一个偏振光束的第一光束实施反射、对作为其它偏振光束的第二、第三光束实施透射的第二偏振光束分解元件，对所述第二光束的偏振光轴实施变换用的第二光学特性切换元件，对由所述第二光学特性切换元件出射的光束中的第二光束实施反射、对所述第三光束实施透射用的第三偏振光束分解元件，对由所述第三偏振光束分解元件透射出的第三光束实施反射用的反射镜，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，以及成象光学***，而且由所述第二偏振光束分解元件实施反射的所述第一光束、由所述第三偏振光束分解元件实施反射的第二光束、由所述反射镜实施反射的所述第三光束，照射在所述成象光学***中透镜的不同区域处。
第八发明是一种投射型图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换、以依次输出若干个光束用的光学特性切换元件，需要等待由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的所需响应时间的图象显示元件，以及将与由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束相对应的图象信号、按照每次一显示行的方式依次沿垂直方向写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而且所述光学特性切换元件将所述图象信号写入在所述图象显示元件上，在经过图象显示元件的响应时间后，将由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束依次照射在所述显示行处。
第九发明是一种图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元，需要等待由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的所需响应时间的图象显示元件，将由所述光源单元出射的光束分割成若干个光束并照射至所述图象显示元件上的不同位置处、并且使所述若干个光束依次移动并照射在所述图象显示元件上用的光学特性切换元件，以及将与由所述光学特性切换元件出射的若干个光束相对应的图象信号、按照每次一显示行的方式依次沿垂直方向写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而且所述光学特性切换元件可以将所述若干个呈不同颜色的光束的图象信号写入在所述图象显示元件上的不同区域处，在经过图象显示元件的响应时间后，将由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束分别照射在所述各显示行处。
第十发明是一种图象显示装置，它可以具有依次切换呈若干种颜色的光束来出射的光学特性切换元件，对由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束实施依次照射、并具有所需响应时间的图象显示元件，对由所述光学特性切换元件出射的若干个呈不同颜色的光束、以及与所述若干个光束中位于相邻波长区域中的颜色互补型光束实施交替排列、并且将与所述颜色光束和所述颜色互补型光束相对应的图象信号写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而且由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束还可以照射在位于两侧位置处的、写入有所述颜色互补型光束的部分处。
第十一发明是一种图象显示装置，它可以具有对呈若干种颜色的光束实施光学特性依次切换并出射的光学特性切换元件，对由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束实施依次照射、并具有所需响应时间的图象显示元件，以及将与由所述光学特性切换元件出射的、呈不同颜色的光束相对应的图象信号按照每次一显示行的方式依次沿垂直方向写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而且可以将所述图象信号写入在所述图象显示元件上，对于经过所述响应时间后的所述显示行将由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束依次照射在所述图象显示元件上的场合，所述驱动回路还可以将所述图象信号写入之前的信号取为黑色信号或白色信号中的一种信号、将经过所述响应时间后的信号取为黑色信号或白色信号中的另一种信号，从而可以缩短所述响应时间。
第十二发明是一种图象显示装置，将对于呈若干种颜色光束对光学特性实施依次切换并实施出射的光学特性切换元件出射的光束照射在图象显示元件上的场合，它可以对由所述光学特性切换元件出射的呈若干种颜色的光束实施依次出射，或是在呈若干种颜色的光束上叠加有白色光束并实施依次出射，或是对呈若干种颜色的光束的照射时间实施变更，或是对呈若干种颜色的光束中的某光束分成两次实施照射，或是在呈若干种颜色的光束间***颜色互补型光束或白色光束。
第十三发明是一种图象显示装置，它可以具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，将光束照射在所述图象显示元件上用的照射组件，以及对由所述图象显示元件出射的光束实施投射用的投射组件，而且所述光学特性切换元件用于将由光学特性切换元件出射的光束变换成按照时间序列为两种颜色以上的、呈不同颜色的光束，或是R(红色光束)、G(绿色光束)和B(蓝色光束)，或是R(红色光束)、G(绿色光束)和B(蓝色光束)和W(白色光束)，或是C(氰色光束)、Y(黄色光束)、M(品红色光束)，或是C(氰色光束)、Y(黄色光束)、M(品红色光束)、W(白色光束)，或是呈其它若干种颜色的光束，并且可以对这些颜色光束的出射时间，按照时间序列为各种颜色时间相同至各种颜色时间不同间的各种方式对出射时间实施所需要的控制。
第十四发明是一种光学设备，它可以具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，将由所述光学特性切换元件处依次出射的、呈若干种颜色的光束照射至所述图象显示元件上用的照射组件，以及投射透镜，而且可以使由所述图象显示元件出射的光束入射至所述投射透镜处。
第十五发明是一种投射型图象显示装置用颜色切换方法，它可以具有由光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束的步骤，对实施偏振方向对准处理后的光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换、并且对若干个光束实施依次出射的步骤，将与所述若干个光束中的一个光束相对应的图象信号按照每次一显示行的方式依次沿垂直方向写入在图象显示元件上的步骤，以及对所述图象信号实施写入、将该光束照射在经过响应时间后的所述图象显示元件上的所述显示行处的步骤。
对附图的简要说明
图1为表示根据本发明构造的一种投射型图象显示装置用光学设备的结构构成用的示意性模型图。
图2为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第二实施例用的示意性模型图。
图3为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第三实施例用的示意性模型图。
图4为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第四实施例用的示意性模型图。
图5为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第五实施例用的示意性模型图。
图6为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第六实施例用的示意性模型图。
图7为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第七实施例用的示意性模型图，以及表示照射在液晶显示面板处的光束照射区域用的示意性模型图。
图8为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第八实施例用的示意性模型图。
图9为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第九实施例用的示意性模型图。
图10为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置中的红色光束R用光学设备的一个实施例用的示意性模型图。
图11为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置中的绿色光束G用光学设备的一个实施例用的示意性模型图。
图12为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置中的蓝色光束B用光学设备的一个实施例用的示意性模型图。
图13为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第十实施例用的示意性模型图。
图14为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第十一实施例用的示意性模型图。
图15为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第十二实施例用的示意性模型图。
图16为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第一实施例用的液晶显示面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。
图17为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第一实施例用的液晶显示面板的示意性正面图。
图18为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第二实施例用的液晶显示面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。
图19为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第二实施例用的液晶显示面板的示意性正面图。
图20为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第三实施例用的液晶显示面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。
图21为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第三实施例用的液晶显示面板的示意性正面图。
图22为说明缩短如图22所示液晶显示面板响应时间用的一种方法的示意性波形图。
图23为表示在滚动显示方法中使用的一种照射光束切换方法用的示意性模型图。
图24为表示图象显示回路的一个实施例用的示意性方框图。
图25为说明光学特性切换元件的运行原理用的示意性模型图。
图26为说明光学特性切换元件的运行原理用的示意性模型图。
图27为表示液晶显示面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。
实施发明用的最佳实施形式
下面参考附图，利用几个实施例对本发明的最佳实施形式进行说明。
在对本发明进行说明之前，先利用图26，对电子型时间分割式光学特性切换元件(下面称为光学特性切换元件)的运行原理进行说明。
图26为说明光学特性切换元件组的运行原理用的示意性模型图。在该图中，参考标号211表示的是红色光束R用偏振光束转动控制元件，参考标号212表示的是绿色光束G用偏振光束转动控制元件，参考标号213表示的是蓝色光束B用偏振光束转动控制元件，参考标号221、222表示的是偏振光板，这些元件一并构成为光学特性切换元件组。参考标号231表示的是偏振光束分解元件(下面也称为PBS)，参考标号232表示的是反射型液晶显示面板。正如该图所示，对于在光学特性切换元件组之后配置有偏振光束分解元件(PBS)231的场合，也可以不设置偏振光板222。偏振光束转动控制元件当在其上未施加有电压时，可以对位于特定波长中的光束实施偏振光轴变换后再实施出射，当施加有电压时则不对光束的偏振光轴实施变换而直接实施出射。在如图所示的实施形式中，如果在红色光束R用偏振光束转动控制元件211处施加有电压，而在绿色光束G用偏振光束转动控制元件212、蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213处未施加有电压时，红色光束R成为偏振光束S，从而可以透射过红色光束R、绿色光束G、蓝色光束B用偏振光束转动控制元件211、212、213，进而入射至偏振光束分解元件(PBS)231处，而作为偏振光束S的绿色光束G和蓝色光束B将分别由绿色光束G用偏振光束转动控制元件212和蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213变换为偏振光束P，所以绿色光束G和蓝色光束B将不能透射过偏振光板222。因此，仅有红色光束R可入射至偏振光束分解元件(PBS)231，由偏振光束分解用薄膜(PBS膜)实施反射后再入射至液晶显示面板232处。如果举例来说，当使用图象信号表示白色时，可通过液晶显示面板232将其变换为偏振光束P，并透射过偏振光束分解元件(PBS)231实施出射。通过依次对绿色光束G用偏振光束转动控制元件212和蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213施加电压的方式，可以依次使作为偏振光束P的绿色光束G和蓝色光束B透射过偏振光束分解元件(PBS)231并实施出射，进而可以通过图中未示出的投射透镜在屏幕上依次投射出红色光束R、绿色光束G、蓝色光束B。由于它们的切换周期相当短，所以人眼看见的为白色图象。
在以上说明中，是假定采用偏振光束S入射至光学特性切换元件组的，然而也可以采用偏振光束P实施入射。对于这种场合，未施加有电压的偏振光束转动控制元件，可以将相应的偏振光束P变换为偏振光束S，从而使其不能入射至偏振光束分解元件(PBS)231。
图1为表示根据本发明构造的一种投射型图象显示装置用光学设备的结构构成用的示意性模型图。
在该图中，参考标号19表示的是光源，参考标号1表示的是反射部件，它们构成为能够发射出光束的灯泡组件。参考标号2表示的是第一阵列透镜，参考标号3表示的是第二阵列透镜，参考标号4表示的是偏振光束分解元件(PBS)，参考标号4a表示的是λ/2相位差板，参考标号5表示的是聚光透镜(准直透镜)，参考标号14表示的是反射镜，参考标号6表示的是准直透镜，参考标号7表示的是光学特性切换元件组，参考标号9a表示的是偏振光板。参考标号10表示的是正方体型偏振光束分解元件(PBS)，它还设置有偏振光束分解用薄膜(PBS膜)10a。参考标号11表示的是λ/4相位差板，参考标号12a表示的是能够响应图象信号形成光学图象的反射型液晶显示面板，参考标号9b表示的是偏振光板，参考标号13表示的是投射透镜13。在下面的各实施例中，均可以采用平板型偏振光束分解元件(PBS)替换正方体型偏振光束分解元件(PBS)。
作为这一实施例的投射型图象显示装置，由光源19出射的光束可以由表面呈椭圆型、抛物面型或非球面型的反射部件1实施聚光，并且可以由设置在其大小尺寸与该反射镜型反射部件1的出射开口尺寸大体相等的矩形框架处的若干个聚光透镜单元构成，从而可以对反射部件1出射的光束实施聚光，并使其入射至形成若干个二次光源图象用的第一阵列透镜2处。而且，可以使光束进一步穿过由若干个聚光透镜单元构成的、配置在形成若干个二次光源图象位置的附近位置处的、能够在液晶显示元件12a上分别形成第一阵列透镜2上的各个透镜图象的第二阵列透镜3。
下面对第一、第二阵列透镜2、3的作用进行说明。由反射部件1出射后的光束照度分布，通常呈周边部分比较弱，越靠近中央部越强的形式。在这儿，通过位于中央部处管球极的作用可以使光束分散，而降低其照度。第一、第二阵列透镜2、3可以通过对由反射部件出射的光束照度分布实施精细分割，进而实施汇总的方式，在液晶显示面板12a上获得均匀的照度分布。
出射光束入射至偏振光束分解元件4处，该偏振光束分解元件4由配置在与第二阵列透镜3上的各透镜光轴的横向方向相距适当间隔的位置处、尺寸大体为透镜宽度1/2的菱形棱镜排列而构成。在这种菱形棱镜的表面处还涂覆有偏振光束分解用薄膜，所以入射光束可以在该偏振光束分解用薄膜的作用下，分解成偏振光束P和偏振光束S。偏振光束P可以一直穿过偏振光束分解用薄膜，进而通过设置在该偏振光束分解元件表面处的λ/2相位差板4a，使偏振方向转动过90度，变换为偏振光束S后实施出射。在另一方面，偏振光束S将由偏振光束分解用薄膜实施反射，在与其相邻的菱形棱镜内部沿着原光轴方向实施反射后，作为偏振光束S实施出射。
出射光束透射过聚光透镜5，由全反射镜16实施反射，进而通过准直透镜6，入射至偏振光板9a处。通过偏振光板9a的作用可以提高特定偏振光束的纯度，进而使其入射至红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B用光学特性切换元件组7中。
这种光学特性切换元件组7可以如前所述，周期性地对光束波长频率带域实施切换，所以如果举例来说，由光学特性切换元件组7处出射的光束在某一时刻，其红色光束R为偏振光束S，绿色光束G和蓝色光束B为偏振光束P，在下一时刻蓝色光束B为偏振光束S，红色光束R和绿色光束G为偏振光束P，在更下一时刻绿色光束G为偏振光束S，蓝色光束B和红色光束R为偏振光束P，从而可以在这三种状态间周期性地实施切换。
随后，通过使其入射至具有特定偏振光轴，在这儿为对偏振光束S实施反射而对偏振光束P实施透射的、涂覆有偏振光束分解用薄膜(PBS膜)10a的正方体型偏振光束分解元件(PBS)10处的方式，还可以在某一时刻仅对作为偏振光束S的红色光束R实施反射，然后仅对蓝色光束B实施反射，再后仅对绿色光束G实施反射。作为不需要光束的偏振光束P可以透射过偏振光束分解用薄膜(PBS膜)10a，从而不会入射至液晶显示面板12a处。采用这种构成形式，便可以在按时间分割方式实施颜色分离之后，使光束照射在作为调制元件的反射型液晶显示面板12a处。在这儿，还可以将用于实施相位补偿以提高对比度的λ/4相位差板11，配置在液晶显示面板12a之前。
在这种反射型液晶显示面板12a处，还可以设置有其数目与显示象素相对应(比如说为横向1024象素，纵向768象素)的液晶显示部。而且，可以依据由外部输入的图象信号对驱动回路实施驱动，按照使所述照射光束与该图象信号相对应的方式对光束的偏振状态实施调制，使其作为反射光而再次由该偏振光束分解元件(PBS)10内出射。利用光束的偏振状态与偏振光束分解用薄膜(PBS膜)10a中的透射、反射偏振光轴间的关系，可以对出射至投射透镜13侧的光量和出射至光源19侧的光量实施确定。采用这种构成形式，便可以依据由外部输入的图象信号实施图象投影。由液晶显示元件12a出射的光束中的偏振光束P在透射过偏振光束分解用薄膜(PBS膜)10a之后，通过用于提高偏振度、改善对比度的偏振光板9b，随后入射至投射透镜13处。对于这种场合，正方体型偏振光束分解元件10在反射型液晶显示面板12a处实施黑色显示时，可以使其偏振方向与入射光束相同，即仍为偏振光束S的光束，沿着入射光路返回至光源侧。
随后，作为图象信号的光束，将通过作为可变焦透镜的投射透镜20到达屏幕处。通过所述投射透镜20可以使形成在反射型液晶显示面板12a处的图象，放大投影至屏幕处，从而可以构成为一种显示装置。这种液晶图象显示装置可以通过如后所述的驱动回路，对光源19、液晶显示元件12和光学特性切换元件7实施驱动。
在本实施例中还可以如图1所示，使由反射部件1至投射透镜13间的光轴18呈U字型，即可以使由反射部件1出射的光束方向与由投射透镜13出射的光束方向大体平行，但光束行进方向相反，从而可以按照使两个光轴18彼此折曲形成的方式对各光学部件实施配置。采用这种构成形式，还可以在采用相同部件的条件下，进一步减少光学设备的外型尺寸，进而可以使所制作出的制成品的外型尺寸进一步小型化。
图2为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第二实施例用的示意性模型图。在图中与图1中所表示的相同构成部件已经用相同的参考标号表示，并且省略了对这些部件的详细说明。
在如图1所示的实施例中使用的是透射型光学特性切换元件，而在本实施例中使用的反射型光学特性切换元件组。这种光学特性切换元件组7a可利用衍射现象实施光束颜色分离。可以使用光学特性切换元件组7a对允许通过光束(ON光束)14a和实施阻断光束(OFF光束)14b实施分离，并分别朝向不同方向实施光束出射。由实线表示的允许通过光束(ON光束)14a可以由光学特性切换元件组7a实施反射，并沿着到达反射型液晶显示面板12a的光路方向实施出射，由虚线表示的实施阻断光束(OFF光束)14b将透射过光学特性切换元件组7a，并出射至为防止对比度下降而涂覆有黑色材料的遮光板17处。
在本实施例中，通过在光路折曲部处使用反射型电子型颜色分离组件7的方式，可以与第一实施例相类似，使由反射部件1至投射透镜13间的光轴18呈U字型，即可以使由反射部件1出射的光束方向与由投射透镜13出射的光束方向大体平行，但光束行进方向相反，从而可以按照使两个光轴18彼此折曲形成的方式对各光学部件实施配置。采用这种构成形式，还可以在采用相同部件的状况下，进一步减少光学设备的外型尺寸，进而可以使所制作出的制成品的外型尺寸进一步小型化。
图3为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第三实施例用的示意性模型图。在图中与图1～图2中所表示的相同构成部件已经用相同的参考标号表示，并且省略了对这些部件的详细说明。
在本实施例中，光路呈L字型。由于在位于后方侧的光路中未设置有偏振光束分解元件(PBS)，所以可以利用偏振光板9a、9c和光学特性切换元件组7实施颜色分离。这种光学特性切换元件组7可以设置在准直透镜6的光束出射侧。通过偏振光板9c的作用，可以对偏振方向不同的光束实施切断。而且，还设置有作为图象显示元件的透射型液晶显示面板12b。利用光学特性切换元件组的作用，便可以通过偏振光束转动控制元件组7使红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B依次入射至透射型液晶显示面板12b处。
在本实施例中，由于使用着透射型液晶显示面板，所以不再需要设置偏振光束分解元件，这可以减轻重量，缩短液晶显示面板12b与投射透镜13间的距离，从而可以缩短后焦距，进而可以缩短投射透镜13的尺寸，使其轻型化。因此，采用这种构成形式，可以使所制作出的制成品的尺寸比较小。
图4为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第四实施例用的示意性模型图。在如图4所示的实施例中采用着如图2所示的反射型光学特性切换元件组7a，从而可以使反射后的允许通过光束(ON光束)，通过透射型液晶显示面板12b入射至投射透镜13处。并且可以使实施阻断光束(OFF光束)由遮光板17实施遮光处理。可以将这一光学特性切换元件组7a设置在偏振光板9与准直透镜6之间。由光源19出射的光束大体折曲成直角，即大体呈L字型。采用这一实施例，也可以使光学设备的结构构成形式紧凑。
图5为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第五实施例用的示意性模型图。
在本实施例中，偏振光板9a、9b、光学特性切换元件组7设置在准直透镜6的光束出射侧，其出射光束入射至TIR棱镜8。入射至全反射镜棱镜(TIR棱镜)8处的光束由防止反射用薄膜元件31(比如说为AR多膜元件等等)实施反射，进而入射至反射式微型反射镜型图象显示元件12c处。在反射式微型反射镜型图象显示元件12c处设置有作为象素单元的小型镜，通过施加电压的方式，可以使这些小型镜转动30度。可以使允许通过光束(ON光束)14a沿着投射透镜13的光轴方向实施出射，使实施阻断光束(OFF光束)14b按照不能入射至投射透镜13的方式实施反射。当投射屏幕显示为黑色时，可以使用这种实施阻断光束(OFF光束)14b。当投射屏幕显示为白色或其它颜色时，可以使用允许通过光束(ON光束)14a。对于显示为灰色的场合，可以通过改变允许通过光束(ON光束)14a的照射时间、实施阻断光束(OFF光束)14b的照射时间的方式，对作为明暗度的灰度实施控制。
反射式微型反射镜型图象显示元件12c可以在静电动力作用下使微型反射镜转动，所以可以加快对允许通过光束(ON光束)14a和实施阻断光束(OFF光束)14b间的切换操作，并且可以减少切换时间的损失。
图6为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第六实施例用的示意性模型图。
在本实施例中，采用着反射型光学特性切换元件组7a，以及作为显示元件的反射式微型反射镜型图象显示元件12c，从而可以使光路形成为U字型。反射型光学特性切换元件组7a设置在聚光透镜9a与准直透镜6之间。全反射镜棱镜8设置在准直透镜6的光束出射侧，从而可以使由全反射镜棱镜8反射后的光束入射至反射式微型反射镜型图象显示元件12c处。这种光学***可以使由光学特性切换元件组7a出射的光束，按照与如图6所示的实施例相类似的方式动作，从而也可以加快对允许通过光束(ON光束)14a和实施阻断光束(OFF光束)14b间的切换操作，减少切换所需要的时间。而且，还可以使这种光学设备结构构成形式紧凑。
在如上所述的实施例中，所说明的是通过光学特性切换元件，将红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B依次照射在液晶显示面板12的整个表面上的场合，即首先将红色光束R照射在液晶显示面板上的整个表面，随后将绿色光束G照射在液晶显示面板上的整个表面，再将蓝色光束B照射在液晶显示面板上的整个表面上的场合，这种场合对于液晶显示面板上的聚光区域的要求不是非常严谨，而对于诸如将红色光束R照射在液晶显示面板上的1/3区域处，将绿色光束G照射在液晶显示面板上的另一1/3区域处，将蓝色光束B照射在液晶显示面板上的剩余1/3区域处，并且采用所谓的滚动显示方式依次改变红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B的照射区域的场合，还需要对光束的照射区域实施对准处理和聚光处理。换句话说就是，还需要设置有将光学特性切换元件7的图象成象在显示元件上的成象光学***。
下面参考图7～图9，对附加有能够提高成象性能、在预定的区域处实施对准成象的成象光学***的实施例进行说明。
图7(a)为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第七实施例用的示意性模型图，图7(b)和图7(c)为表示照射在液晶显示面板处的光束照射区域用的示意性模型图。该第七实施例给出的是一种通过光学特性切换元件7使分离成呈若干种颜色的光束，分别移动至不同的区域处并实施显示，并且通过成象光学***15将该光学特性切换元件的图象成象在液晶显示面板12a上的一个构成实例。
在本实施例中，在某一时刻可以如图7(b)所示，将红色光束R照射在液晶显示面板表面的上部区域处，将绿色光束G照射在中央区域处，将蓝色光束B照射在下部区域处，在下一时刻可以如图7(c)所示，使蓝色光束B照射在液晶显示面板表面的上部区域处，使红色光束R照射在中央区域处，使绿色光束G照射在下部区域处，从而可以使红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B的照射区域依次改变，对于这种场合，使照射在各区域处的光束按照不超出该区域的方式成象，从而不形成所不需要的颜色叠加是非常重要的。
在本实施例中，为了能够提高成象性能，可以使作为由光学特性切换元件7出射光束的偏振光束S由全反射镜16实施反射，通过成象光学***15a后入射至偏振光束分解元件(PBS)10，由偏振光束分解用薄膜(PBS膜)10a实施反射处理后再通过λ/4相位差板11入射至反射型液晶显示面板12a处。因此，通过采用适当设计的成象光学***15a，便可以使构成光学特性切换元件7上图象用的各红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B，在反射型液晶显示面板12a上的上部区域、中央区域和下部区域处按照减少象差的方式实施聚光，进而成象在作为显示元件的反射型液晶显示面板12a上。
在如上所述的第七实施例的构成形式中，所述光学特性切换元件7可以按时间，改变位于与反射型显示元件的扫描方向相对应的若干位置处的电子控制条件，从而可以在显示元件的表面上使呈若干种颜色的光束实施多重照射。如果举例来说，当光学特性切换元件7是可以对红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B产生作用的元件时，可以通过光学特性切换元件7将沿着图象横向方向的行显示状态分割成n段。在这时，可以在第一时间里采用按顺序由上至下施加电压或不施加电压的方式，出射出红色光束R，在占据大约1/3的区域、即占据大约n/3段的区域之后，在显示元件上按照大约1/3的区域宽度依次朝向下侧方向移动红色光束R的出射光束。在对红色光束R的照射区域实施移动之后，通过由光学特性切换元件7实施的诸如偏振光束控制等等方式，可以使由光学特性切换元件7上侧部分处的出射光束，在这时为绿色光束G。这种光学特性切换元件组7也可以采用波长选择型反射控制元件组7构成，而且对于这种场合，如果使用波长选择型反射控制元件组7替换全反射镜16，并且在光路上配置有反射部时，也可以获得与光学特性切换元件组7相类似的功能。
类似的，可以通过按顺序由上至下施加电压或不施加电压的方式，出射出绿色光束G，在占据大约1/3的区域、即占据大约n/3段的区域之后，按照大约1/3的区域宽度依次朝向下侧方向移动作为绿色光束G的出射光束。随后使蓝色光束B的出射区域位于该光学特性切换元件组7的上侧部分，从而可以交替对红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B实施输出。表示通过这种光学特性切换元件组7给出的红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B的各种颜色显示行的信息，可以通过成象光学***15成象在反射型液晶显示面板12a上。在这时，是按照R(红色光束)、G(绿色光束)和B(蓝色光束)的颜色组合形式进行说明的，然而也可以采用诸如C(氰色光束)、Y(黄色光束)、M(品红色光束)的颜色组合形式，或是R(红色光束)、G(绿色光束)和B(蓝色光束)和W(白色光束)的颜色组合形式等等，而且在所述实例中，是按照n/3显示行的方式实施切换的，然而也可以按照n/M(M为小于n的整数)显示行的方式实施切换。在本实施例中，成象光学***15是将光学特性切换元件组7上的显示图象，通过中继透镜***成象在显示元件12a上的，即在这儿是以至少采用三个以上的透镜组的场合为例进行说明的，而且采用的是远心型光学***。然而本发明并不是必须采用三个透镜，而且本发明还可以采用反转型中继透镜***。而且，当由聚光透镜5和准直透镜6构成的照明***为远心***时，最好使透射过光学特性切换元件7的光束光轴方向彼此平行。而且，还可以使光学特性切换元件7与准直透镜6相接，也可以与成象光学***15上的第一透镜相互密封。而且，偏振光板9a可以配置在偏振光束分解元件(PBS)10之前，然而如果将其配置在通过作为远心***的成象光学***15而形成平行光束之后的光路中，可以进一步提高光学特性。在这儿是假定光路中的偏振光束S和偏振光束P的特性是彼此吻合的，所以对于这种场合，可以使其透射过偏振光束分解元件(PBS)10并入射至液晶显示面板，如果需要提高对比度特性，则还可以在偏振光板9a之前或之后配置λ/2相位差板，并且使由偏振光束分解元件(PBS)10实施反射后的光束入射至液晶显示面板处。
因此如果采用这种构成形式，可以提高光束的利用效率，使画面鲜明。至于本实施例的其它作用和技术效果，与如上所述的各实施例大体相同。
图8为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第八实施例用的示意性模型图，在这儿没有使用如图7所示实施例中的成象光学***15a，而是采用了由非球面透镜构成的非球面成象光学***15b。如果在其它方面均采用与第七实施例相类似的构成形式，则可以进一步提高成象光学***15的成象性能，从而可以在显示元件12a处获得光学特性切换元件7的鲜明图象，并且可以缩短信号写入所需要的时间。如果采用与球面透镜具有相等象差或更好性能的构成形式，则和采用球面透镜的场合相比也可以缩短光路长度，减少透镜数目，并且可以使其轻型化。当然，也可以采用诸如塑料透镜、混合透镜等等取代非球面透镜。而且，为了改善颜色象差，还可以使用着色透镜。因此，如果采用本实施例，可以比如图7所示的实施例进一步减少象差，并且可以使各红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B聚光成象在各个区域处。
图9为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第九实施例用的示意性模型图。在第九实施例中，采用着反射型、即能够通过光束波长实施选择反射控制的光学特性切换元件组7。通过全反射镜棱镜8入射至光学特性切换元件组7的光束，以及由光学特性切换元件组7出射的光束均通过全反射镜棱镜8，换句话说就是该全反射镜棱镜8的反射角呈夹持着临界角的形式，所以通过使光学特性切换元件组7的光束入射角和出射角最优化的方式，可以使由光源侧出射的光束光路呈大体90度折曲的形式。在本实施例中，由准直透镜6出射的光束将入射至全反射镜棱镜8，由防止反射用薄膜元件31实施反射后的光束将照射在反射型光学特性切换元件组7上。在这时的反射光束(偏振光束S)将透射过全反射镜棱镜8，进而通过成象光学***15a入射至正方形偏振光束分解元件(PBS)10处。由正方性偏振光束分解元件(PBS)10上的偏振光束分解用薄膜10a实施反射后的偏振光束S，由反射型液晶显示面板12a实施反射，当图象信号为表示白色时，可作为偏振光束P而透射过正方性偏振光束分解元件(PBS)10，进而入射至投射透镜13处。
本实施例是一个较如图4所示的第四实施例进一步改善后的实施例。在如图4所示的实施例中，反射型偏振光束转动控制元件组7a按照大体呈直角的方式对光束实施反射。对于这种场合，偏振光束转动控制元件组7a的入射角比较大，而且在照射至偏振光束转动控制元件组7a上侧部分(朝向图面的上侧边缘部分)处的光束的入射出射角，与照射至下侧边缘处的光束相对于偏振光束转动控制元件组7a的入射出射角间的差异比较大。由于这种入射出射角间的差异，使得光束由此出射并进而入射至液晶显示面板时，会在液晶显示面板的左右部分处产生颜色不均匀现象。
与此相对比的是，在本实施例中的光束是由全反射镜棱镜8实施反射之后，再入射至光学特性切换元件组7a的，所以光学特性切换元件组7a的入射出射角比较小。而且，实施这种反射后的大部分光束，将按照与防止反射用薄膜元件31间的角度小于全反射临界角的角度入射至防止反射用薄膜元件31中，因此可以使光束高效率地透射过防止反射用薄膜元件31，进而入射至成象光学***15a处。
采用这种构成形式，由于朝向偏振光束转动控制元件组7a的入射出射角比较小，所以可以减小对角度特性的影响，即可以减小颜色不均匀现象。而且，由于可以使光束高效率地透射过全反射镜棱镜8，所以还可以提高光束利用效率。
在本实施例中，朝向光学特性切换元件组7的入射角、反射角应该小于45度。对于入射角、反射角比较小的场合，将会延长光路重复部分的长度。对于在重复部分处需要配置有诸如透镜等等光学部件的场合，需要按照使光学部件用的保持部不会对光路产生遮挡，而且需要按照在光束入射时和反射时两次通过光学部件时不会产生问题的方式对光学部件实施配置，所以这会对光学部件配置部分的设计和光学部件的配置形式构成限制，而且会使得光学设备的外部尺寸比较大。然而如果采用本发明提供的这种构成形式，便不会在光学部件配置部分的设计和光学部件的配置形式方面形成任何限制，而且可以使光学设备的外部形状进一步小型化，随之还可以进一步使所制作出的制成品的外部尺寸小型化。而且，本实施例还可以使电子型颜色分离组件7的安装操作容易实施。如果采用这种构成形式，还可以相对于电子型颜色分离组件7，使入射光束的入射角在比较小的状态下实施入射，并且使由该反射面或衍射面出射的光束在反射角比较小的状态下实施出射，从而可以在光学性能良好的状态下使用这种电子型颜色分离组件7。
而且在本实施例中，由全反射镜棱镜8出射的光束是在通过成象光学***15a后入射至反射型液晶显示面板12a处的，所以与如图7所示的实施例相类似，可以使红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B不溢出至上部区域、中央区域和下部区域之外，而且可以按照边界整齐、不产生象差的方式实施聚光和成象。
下面参考图10至图12，对使用着诸如全息成象元件或衍射光栅、菲涅耳透镜等等的电子型光学特性切换元件和滚动显示方式的第十实施例进行说明。
下面首先参考图10～图12，对可以将各红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B依次照射在液晶显示面板上的上部区域、中央区域和下部区域的、即可以实施滚动显示的一种构成形式进行说明。
图10(a)～图10(c)为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置中的红色光束R用光学设备的一个实施例用的示意性模型图，使用这些附图可以对红色光束R实施滚动显示的场合进行说明。
图11(a)～图11(c)为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置中的绿色光束G用光学设备的一个实施例用的示意性模型图，使用这些附图可以对绿色光束G实施滚动显示的场合进行说明。
图12(a)～图12(c)为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置中的蓝色光束B用光学设备的一个实施例用的示意性模型图，使用这些附图可以对蓝色光束B实施滚动显示的场合进行说明。
在这些实施例中，是采用全息成象元件作为利用衍射光束的光学特性切换元件的。这种光学特性切换元件还具有透镜作用。如果举例来说，可以使用三个光学特性切换元件7R1～7R3，作为构成红色光束R用全息成象元件的光学特性切换元件。对于这种场合，光学特性切换元件7R1是一种可以通过透镜作用或衍射作用，对照射至反射型液晶显示面板12a中上侧部分(参见图7(b)中的区域R)处的红色光束R的聚光方向实施改变的元件。光学特性切换元件7R2是一种可以通过透镜作用或衍射作用，对照射至反射型液晶显示面板12a中间部分(参见图7(b)中的区域G)处的红色光束R的聚光方向实施改变的元件。光学特性切换元件7R3是一种可以通过透镜作用或衍射作用，对照射至反射型液晶显示面板12a中下侧部分(参见图7(b)中的区域B)处的红色光束R的聚光方向实施改变的元件。类似的，可以使用三个光学特性切换元件7G1～7G3，作为构成绿色光束G用全息成象元件的光学特性切换元件，并且可以使用三个光学特性切换元件7B1～7B3，作为构成蓝色光束B用全息成象元件的光学特性切换元件。
如果举例来说，光学特性切换元件7R1～7R3、7G1～7G3和7B1～7B3可以在施加有电压时使光束透射过该元件，在未施加有电压时通过透镜作用或衍射作用，改变位于特定波长区域的光束光轴方向。
这些光学特性切换元件7R1～7R3、7G1～7G3和7B1～7B3还可以重叠使用。
下面为了说明方便，在图10中仅示出了红色光束R用光学特性切换元件7R1～7R3，在图11中仅示出了绿色光束G用光学特性切换元件7G1～7G3，在图12中仅示出了蓝色光束B用光学特性切换元件7B1～7B3。因此，当时间按照t1、t2、t3的顺序流逝时，图10(a)、图11(a)和图12(a)分别表示的是在时间t1时的状态，图10(b)、图11(b)和图12(b)分别表示的是在时间t2时的状态，图10(c)、图11(c)和图12(c)分别表示的是在时间t3时的状态。
正如图10～图12所示，由灯泡组件19出射的光束在通过偏振光束分解元件4变换为偏振光束S后，入射至光学特性切换元件7R、光学特性切换元件7G和光学特性切换元件7B处。
在本实施例中，成象光学***15a中的光源侧入射透镜面为平面，并且按照能够对该平面和反射型液晶显示面板12a实施成象的方式实施设计。而且，反射型液晶显示面板12a按照其上部朝向光源侧方向、其下部朝向投射透镜方向的方式实施设置。因此，入射透镜的平面上部、中央部、下部与图象显示元件中的上部、中央部、下部分别满足成象关系。
在如图10(a)所示的状态下，对光学特性切换元件7R中的光学特性切换元件7R2和光学特性切换元件7R3施加电压，对光学特性切换元件7R1不施加电压。因此，作为偏振光束S的红色光束R由光学特性切换元件7R1改变其光轴方向，并且聚光在成象光学***15a中的入射透镜平面侧的上部区域处。在如图11(a)所示的状态下，对光学特性切换元件7G中的光学特性切换元件7G1和光学特性切换元件7G3施加电压，对光学特性切换元件7G2不施加电压。因此，作为偏振光束S的绿色光束G由光学特性切换元件7G2改变其光轴方向，并且聚光在成象光学***15a中的入射透镜平面侧的中央区域处。在如图12(a)所示的状态下，对光学特性切换元件7B中的光学特性切换元件7B1和光学特性切换元件7B2施加电压，对光学特性切换元件7B3不施加电压。因此，作为偏振光束S的蓝色光束B由光学特性切换元件7B3改变其光轴方向，并且聚光在成象光学***15a中的入射透镜平面侧的下部区域处。采用这种构成形式，便可以如图10(a)～图12(a)所示，将红色光束R照射在反射型液晶显示面板12a的上部区域处，将绿色光束G照射在中央区域处，将蓝色光束B照射在下部区域处。
在时间t2时，如图10(b)所示的状态为对光学特性切换元件7R1、7R3施加电压，对光学特性切换元件7R2不施加电压，所以作为偏振光束S的红色光束R将由光学特性切换元件7R2改变其光轴方向，并且聚光在成象光学***15a中的入射透镜平面侧的中央区域处。类似的，如图11(b)所示的状态为对光学特性切换元件7G1、7G2施加电压，对光学特性切换元件7G3不施加电压，所以作为偏振光束S的绿色光束G将由光学特性切换元件7G3改变其光轴方向，并且聚光在成象光学***15a中的入射透镜平面侧的下部区域处。在如图12(b)所示的状态下，对光学特性切换元件7B2、7B3施加电压，对光学特性切换元件7B1不施加电压，所以作为偏振光束S的蓝色光束B将由光学特性切换元件7B1改变其光轴方向，并且聚光在成象光学***15a中的入射透镜平面侧的上部区域处。在时间t3时，如图10(c)所示的状态为对光学特性切换元件7R1、7R2施加电压，对光学特性切换元件7R3不施加电压，所以作为偏振光束S的红色光束R将由光学特性切换元件7R3改变其光轴方向，并且聚光在成象光学***15a中的入射透镜平面侧的下部区域处。类似的，如图11(c)所示的状态为对光学特性切换元件7G2、7G3施加电压，对光学特性切换元件7G1不施加电压，所以作为偏振光束S的绿色光束G将由光学特性切换元件7G1改变其光轴方向，并且聚光在成象光学***15a中的入射透镜平面侧的上部区域处。在如图12(c)所示的状态下，对光学特性切换元件7B1、7B3施加电压，对光学特性切换元件7B2不施加电压，所以作为偏振光束S的蓝色光束B将由光学特性切换元件7B2改变其光轴方向，并且聚光在成象光学***15a中的入射透镜平面侧的中央区域处。
采用这种构成形式，便可以将红色光束R依次照射至液晶显示面板12a的上部区域、中央区域和下部区域处，而且可以将绿色光束G依次照射至液晶显示面板12a的中央区域、下部区域和上部区域处，将蓝色光束B依次照射至液晶显示面板12a的下部区域、上部区域和中央区域处。
在本实施例中，液晶显示面板12a是按照实施上下滚动显示的方式构成的，然而也可以采用通过沿液晶显示面板12a的左右方向实施滚动显示方式，使光学特性切换元件组7和液晶显示面板的朝向分别在面内实施转动的构成形式。
在本实施例中，可以采用上述方式分别对红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B实施滚动显示。当然在这儿的红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B也可以为红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B、白色光束W，或是为氰色光束、黄色光束、品红色光束、白色光束W，而且可以根据图象的白色平衡、颜色纯度、明暗度等等光学性能，自行对呈各种颜色的光束的照射时间长度实施设定。而且，还可以使所制作出的制成品呈黑白显示设备、双色显示设备等等所需要的形式。
在本实施例中，成象光学***15a的成本比较高。为了解决这一问题，可以在各光学特性切换元件7R1～7R3、7G1～7G3和7B1～7B3处，设置有若干个供给电压用的电极。如果举例来说，对于在光学特性切换元件7R1处不施加电压，通过该光学特性切换元件7R1改变红色光束R的光轴方向，从而使红色光束R照射在上部区域处的场合，如果向设置在该光学特性切换元件7R1的上部、下部或上部和下部的电极处供给电压，则可以对照射在该区域处的红色光束R不实施聚光。而且，按照使红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B在液晶显示面板12a上的各上部区域、中央区域和下部区域的端部处相互重叠的方式，在改变光束光轴方向用的光学特性切换元件的上部、下部或上部和下部的电极处供给电压时，如果位于这些部分处的光束光轴不产生偏光作用时，则可以使聚光后的光束照射区域产生变化。因此如果举例来说，在图7(b)所示的状态下，区域R、G、B沿上下方向移动，而且区域R、G、B具有连续性。如果对于如图7(b)所示的场合，扩大区域R、G、B的大小，使区域R与区域G在其端部处相互重叠，使区域G与区域B在其端部处相互重叠，则还可以通过使各区域R、G、B沿上下方向少量移动的方式，在重叠区域处形成颜色互补。在本实施例中采用的是三段通断方式对反射型显示元件12a实施颜色切换操作的，然而也可以采用三段以上的颜色切换方式。对于这种场合，可以使图象在显示元件上平滑移动，所以难以看见颜色重叠条纹。在这时，电子型颜色分离组件7中的衍射光轴是由若干段分别叠层构成的。而且如果举例来说，在这儿的红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B也可以为红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B、白色光束W，或是为氰色光束、黄色光束、品红色光束等等。
图13为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第十一施例用的示意性模型图。在图中参考标号7RGB表示的是如图10～图12所说明的、由全息成象元件构成的、利用衍射光束实施作用的光学特性切换元件。由这种光学特性切换元件7RGB出射的、作为偏振光束S的红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B，由准直透镜实施聚光，由全反射镜16实施反射，由成象光学***15a实施成象，进而由偏振光束分解元件(PBS)10实施反射，当图象信号为表示白色时，可以使其作为偏振光束P而透射过偏振光束分解元件(PBS)10，入射至投射透镜13处。
在本实施例中，还可以采用反射型部件作为这种光学特性切换元件7RGB，并且将其配置在全反射镜16的位置处。采用这种构成形式，可以使整个光学设备的尺寸小型化，而且按照如图13所示的U字型配置，还可以使所制作出的制成品的尺寸最小化。
图14为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第十二实施例用的示意性模型图，在这儿采用的是红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B用反射型偏振光束转动控制元件组70a、70b、70c。由光学特性切换元件组70a出射的光束朝向图面方向，可以入射至位于成象光学***1Sa上的入射透镜的左侧区域处，由光学特性切换元件组70b出射的光束，可以入射至位于成象光学***15a上的入射透镜的中央区域，由光学特性切换元件组70c出射的光束，可以入射至位于成象光学***15a上的入射透镜的右侧区域处。在时间t1时，由光学特性切换元件组70a出射的、作为偏振光束S的红色光束R入射至成象光学***15a处，由光学特性切换元件组70b出射的、作为偏振光束S的绿色光束G入射至成象光学***15a处，由光学特性切换元件组70c出射的、作为偏振光束S的蓝色光束B也入射至成象光学***15a处，所以可以使红色光束R照射在反射型液晶显示面板12a的上部区域处，使绿色光束G照射在中央区域处，使蓝色光束B照射在下部区域处。在时间t2时，由光学特性切换元件组70a出射的绿色光束G、由光学特性切换元件组70b出射的蓝色光束B、由光学特性切换元件组70c出射的红色光束R，将分别照射在反射型液晶显示面板12a的上部区域、中央区域和下部区域处。类似的，在时间t3时，由光学特性切换元件组70a出射的蓝色光束B、由光学特性切换元件组70b出射的红色光束R、由光学特性切换元件组70c出射的绿色光束G，将分别照射在反射型液晶显示面板12a的上部区域、中央区域和下部区域处。采用这种构成形式，便可以将不同颜色的光束照射在反射型液晶显示面板12a上的各个区域处。
而且，光学特性切换元件组70c也可以由反射镜构成，在本实施例中液晶显示面板12a是被分割成三个部分，并依次对不同颜色的光束实施滚动显示的，然而也可以将其分割成两个部分或三个以上部分，对于这些场合也可以平滑地实施颜色切换。而且，对红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B实施的颜色切换，也可以改变为对诸如红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B、白色光束W等等的颜色切换。
图15为表示根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备的第十三实施例用的示意性模型图，在这儿采用的是透射型偏振光束转动控制元件组70d、70e、偏振光束分解元件(PBS)32a、32b和全反射镜16。
正如该图所示，在时间t1时由于光学特性切换元件组70d中的红色光束R偏振光束转动控制元件的作用，可以使红色光束R保持为偏振光束S并入射至偏振光束分解元件(PBS)32a处，进而被偏振光束分解元件(PBS)32a反射后入射至成象光学***15a上的左侧区域处。绿色光束G和蓝色光束B由光学特性切换元件组70d变换成偏振光束P，透射过偏振光束分解元件(PBS)32a而入射至光学特性切换元件组70e。绿色光束G和蓝色光束B中的绿色光束G由光学特性切换元件组70e变换成偏振光束S，蓝色光束B仍为偏振光束P并入射至偏振光束分解元件(PBS)32b处。绿色光束G由偏振光束分解元件(PBS)32b实施反射，入射至成象光学***15a的中央区域处。作为偏振光束P的蓝色光束B由全反射镜16实施反射，再由λ/2相位差板33变换为偏振光束S，进而入射至成象光学***15a上的右侧区域处。
类似的，在时间t2时由于光学特性切换元件组70d的作用，可以使绿色光束G变换为偏振光束S，被偏振光束分解元件(PBS)32a反射后入射至成象光学***15a上的左侧区域处。由偏振光束分解元件(PBS)32b反射后的蓝色光束B，入射至成象光学***15a的中央区域处。作为偏振光束P的红色光束R由反射镜实施反射，通过λ/2相位差板33变换为偏振光束S并入射至成象光学***15a。采用这种构成方式，便可以在成象光学***15a上的左侧区域处依次入射有红色光束R、绿色光束G、蓝色光束B，在中央区域处依次入射有绿色光束G、蓝色光束B、红色光束R，在右侧区域处依次入射有蓝色光束B、红色光束R、绿色光束G。采用这种构成形式，便可以将不同颜色的光束依次照射在液晶显示面板12a上的上部区域、中央区域、下部区域处。在本实施例中，液晶显示面板12a是被分割成三个部分，并依次对不同颜色的光束实施滚动显示的，然而也可以将其分割成两个部分或三个以上部分，对于这些场合也可以平滑地实施颜色切换。而且，对红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B实施的颜色切换，也可以改变为对诸如红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B、白色光束W等等的颜色切换，并且可以利用光学特性切换元件组70d、70e的特性实施这种切换。
下面对本发明使用的滚动显示方式进行说明。
图27为表示使用着如图25所示红色光束R用偏振光束转动控制元件211、绿色光束G用偏振光束转动控制元件212、蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213的一种构成形式，在这儿是按照在某一时刻使红色光束R照射在整个液晶显示面板232上，在下一时刻使绿色光束G照射在整个液晶显示面板232上，随后再使蓝色光束B照射在整个液晶显示面板232上的方式，对将彩色图象投射至投射屏幕上的一个实例进行说明的。
下面利用图27，对液晶显示面板232上的响应波形和照射在液晶显示面板232上的照射光束间的关系进行说明。
图27为表示液晶显示面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。在该图中，(a)表示的是在位于液晶显示面板232中的最上部的电极处实施图象信号写入时的状态，(b)表示的是在位于液晶显示面板232中的中央部的电极处实施图象信号写入时的状态，(c)表示的是在位于液晶显示面板232中的最下部的电极处实施图象信号写入时的状态。(d)表示的是照射在液晶显示面板232上的红色照射光束R的波形，(e)表示的是照射在液晶显示面板232上的绿色照射光束G的波形，(f)表示的是照射在液晶显示面板232上的蓝色照射光束B的波形。
在整个液晶显示面板232上实施图象信号写入所需要的时间为t1～t2。时间t2～t3为液晶响应时间，等待这一时间并对红色照射光束R实施照射。该红色照射光束R可以一直照射至在液晶显示面板232中的最上部处的电极处再次实施图象信号写入的时间t4之前。如果红色照射光束R在时间t4之后仍然实施照射，则由于由绿色光束G产生的图象已经开始显示，所以会形成颜色混合。因此，必须在时间t4之前停止红色光束R的照射。采用这种方式，可以使绿色照射光束G在时间t5至时间t6之间照射至液晶显示面板232处，使蓝色照射光束B在时间t7～时间t8之间照射至液晶显示面板232处。采用这种方式虽然可以容易地将红色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束B依次照射至液晶显示面板232处，然而光束的利用效率相当低。
下面参考图13和图14，对改进后的一种滚动显示方式进行说明。如果举例来说，能够实现这种滚动显示方式的一种回路构成形式可以如图26所示，即可以在红色光束R用偏振光束转动控制元件211、绿色光束G用偏振光束转动控制元件212、蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213处沿垂直方向分别设置若干个沿水平方向延伸的电极，通过使这些电极导通、断开的方式，可以使照射在液晶显示面板上的红色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束B的照射区域产生变化。
图16为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第一实施例用的液晶显示面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。在该图中，(a)、(e)、(i)表示的是液晶显示面板的响应波形，(b)、(f)、(j)表示的是照射在液晶显示面板上的红色照射光束R的波形，(c)、(g)、(k)表示的是照射在液晶显示面板上的绿色照射光束G的波形，(d)、(h)、(l)表示的是照射在液晶显示面板上的蓝色照射光束B的波形。
图17为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第一实施例用的液晶显示面板的示意性正面图，它表示的是依据如图16所示的示意性特性曲线图，对红色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束B实施滚动显示时，出现在液晶显示面板上的信号写入和液晶响应、照射光束间。
在图16中，曲线(a)表示的是在时间t11时，开始在位于最上部的、沿水平方向延伸着的电极L1处实施有关红色光束R的图象信号写入，随后依次在位于下侧方向的电极处实施图象信号的写入。等待液晶的响应时间，随后如曲线(b)所示，在时间t12时使红色照射光束R照射在电极L1所在的部分处。在将有关红色光束R的图象信号写入至位于液晶最下侧端部处的电极处之后，在时间t13时将有关绿色光束G的图象信号写入至电极L1处，并且如曲线(c)所示，在时间t14时使绿色光束G实施照射。在时间t15时将有关蓝色光束B的图象信号写入至电极L1，并且如曲线(d)所示，在时间t16时使蓝色光束B实施照射。正如曲线(b)所示，红色照射光束R在由时间t12至时间t13时向电极L1实施供给。
有关红色光束R的图象信号由液晶电极L1依次朝向下方的电极处实施写入，曲线(e)表示的是在时间t21时，向位于中央部的电极Lm实施有关红色光束R的图象信号写入操作。等待液晶响应时间，并如曲线(f)所示，在时间t22时使红色照射光束R照射在液晶显示面板上的电极Lm所在的部分处。随后，依次对电极实施有关红色光束R的图象信号写入操作。如曲线(g)所示，在时间t24时，使绿色照射光束G照射在与电极Lm相对应的液晶部分处，进而如曲线(h)所示，在时间t26使蓝色照射光束B照射在与电极Lm相对应的液晶部分处。
在时间t31时如曲线(i)所示，将有关红色光束R的图象信号写入至位于最下部处的电极Lz处，等待液晶响应时间之后如曲线(j)所示，在时间t32时使红色照射光束R照射在与这一电极相对应的部分处。而且，在将有关绿色光束G的图象信号施加在电极Lz上的时间t33之前，一直实施红色照射光束R的照射。随后如曲线(k)所示，在时间t34～t35之间，将绿色照射光束G照射在液晶显示面板上，并如曲线(1)所示，在时间t36～t37之间，将蓝色照射光束B照射在液晶显示面板上。
如上所述，对于这种将红色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束B依次供给至液晶显示面板处的场合，在这儿是利用液晶显示面板表面进行说明的。正如图17(a)所示，当将蓝色照射光束B照射在液晶显示面板上，并且对电极L1实施照射结束之后，在时间t11时开始在电极L1处叠加有红色照射光束R的图象信号。随后，依次向电极施加有关红色光束R的图象信号，等待液晶响应时间，进而将红色照射光束R照射在与该电极相对应的液晶部分处。
在时间t12～t21之间，依次将有关红色光束R的图象信号施加的液晶显示面板上的电极处，仅仅在液晶响应时间之后一会儿即对红色光束R实施照射。因此可以按照如图17(b)所示的方式，对红色照射光束R实施照射。位于时间t21～t22之间的时间，为施加在电极Lm上的有关红色光束R的图象信号的液晶响应时间。蓝色照射光束B照射在位于电极Lm之下的区域处。
正如(c)所示，在时间t31时将有关红色光束R的图象信号写入至电极Lz处。位于时间t31～t32之间的时间，为液晶响应时间。在时间t32之前，一直将红色照射光束R照射在液晶显示面板上与位于电极Lz之上的电极相对应的区域处。
正如(d)所示，在时间t13时将有关绿色光束G的图象信号写入至电极L1处。使红色照射光束R照射在除了电极L1之外的区域处。位于时间t13～t14之间的时间，为施加在电极L1上的、有关绿色光束G的图象信号的液晶响应时间。在时间t23之前，将有关绿色光束G的图象信号由电极L1起依次施加在各电极处，在等待液晶响应时间之后，将绿色照射光束G照射在分别与这些电极相对应的液晶区域处。
正如(e)所示，在时间t23时将有关绿色光束G的图象信号施加至电极L1处。在等待液晶响应时间之后，将绿色照射光束G照射在与电极L1相对应的液晶区域处。将红色照射光束R照射在与位于电极Lm之下的电极相对应的液晶区域处。
正如(f)所示，在时间t33时将有关绿色光束G的图象信号写入至电极Lz处。位于时间t13～t14之间的时间，为液晶响应时间。在这一时间中，对位于电极L2之上的区域不再由红色照射光束R实施照射。
正如(g)所示，在时间t15时将有关蓝色光束B的图象信号写入至电极L1处。位于时间t15～t16之间的时间，为液晶响应时间。对于这种场合，由绿色照射光束G照射在与位于电极L1之下的电极相对应的液晶区域处。
正如(h)所示，在时间t25时将有关蓝色光束B的图象信号写入至电极Lm处。位于时间t25～t26之间的时间，为液晶响应时间。将绿色照射光束G照射在与位于电极Lm之下的电极相对应的液晶区域处，对有关蓝色光束B的图象信号实施写入并且将蓝色照射光束B照射在与液晶响应结束后的上方电极相对应的液晶区域处。
如果采用这一实施例，便可以不再等待整个液晶显示面板的响应结束，从而可以在最适当的照射条件下对各部分实施照射，所以和如图27所示的场合相比，可以延长照射时间，并且可以提高光束的利用效率。
图18为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第二实施例用的液晶显示面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。
图19为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第二实施例用的液晶显示面板的示意性正面图。
图18给出了如图19所示的液晶显示面板上的六个典型区域中的液晶响应波形，以及红色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束B的照射时标时间。在图18、图19中，液晶显示面板处存在有各红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B的“信号写入”状态和“照射光束的照射”状态共六种不同的状态。正如图19所示，蓝色照射光束B、绿色照射光束G、红色照射光束R可同时照射在液晶显示面板上的不同区域处，而且这些照射光束可以按照由上侧至下侧的方式在液晶显示面板上依次移动。可以将有关红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B的图象信号写入至液晶显示面板处，并且在经过液晶的响应时间之后，再依次将红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B照射在电极处。
下面首先对时间t11～t12时的状态进行说明。
正如图18中的曲线(a)～(d)和图19(a)所示，可以在时间t11时将有关红色光束R的图象信号施加在区域1处之后，等待时间t11～t12的液晶响应时间，这时在该区域处没有照射光束实施照射。
正如图18中的曲线(e)～(h)和图19(a)所示，将蓝色照射光束B照射在区域2处。
正如图18中的曲线(i)～(1)和图19(a)所示，在时间t11时将有关蓝色光束B的图象信号施加在区域3之后，等待时间t11～t12的液晶响应时间，这时在该区域处没有照射光束实施照射。
正如图18中的曲线(m)～(p)和图19(a)所示，将绿色照射光束G照射在区域4处。
正如图18中的曲线(q)～(t)和图19(a)所示，在时间t11时将有关绿色光束G的图象信号施加在区域5中的一部分之后，等待时间t11～t12的液晶响应时间，这时在该区域处没有照射光束实施照射。
正如图18中的曲线(u)～(x)和图19(a)所示，将红色照射光束R照射在区域6处。
下面参考图18和图19(b)，对时间t12～t41时的状态进行说明。
在时间t11时，将写入在液晶显示面板中位于最上侧端部的电极处的有关红色光束R的图象信号，依次写入至位于下侧方向的电极处。类似的，在时间t11时将已经写入的有关蓝色光束B的图象信号、有关绿色光束G的图象信号，依次写入至位于下侧方向的电极处。
在区域1中与在时间t11时写入的有关红色光束R的图象信号相对应，在经过液晶响应时间之后的时间t12起，由红色照射光束R实施照射。
使蓝色照射光束B徐徐朝向下侧方向移动，并且使蓝色照射光束B照射至区域2处。
在区域3中，经过与在时间t11时写入的有关蓝色光束B的图象信号相对应的响应时间之后，从时间t12起由蓝色照射光束B实施照射。使绿色照射光束G徐徐朝向下侧方向移动，并且使绿色照射光束G照射至区域4处。
在区域5中，经过与时间t11时写入的有关绿色光束G的图象信号相对应的响应时间之后，从时间t12起由绿色照射光束G实施照射，并且使红色照射光束R徐徐朝向下侧方向移动，使红色照射光束R照射至区域6处。
下面参考图18和图19(c)、图19(d)，对时间t41，t42之后的状态进行说明。在位于液晶显示面板上侧方向的区域中，增大由红色照射光束R照射到的区域，而且使由蓝色照射光束B、绿色照射光束G、红色照射光束R的照射位置依次朝向下侧方向移动。而且，使有关红色光束R的图象信号、有关蓝色光束B的图象信号和有关绿色光束G的图象信号的写入位置依次朝向下侧方向移动。
在本实施例中，设置有由红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B用偏振光束转动控制元件构成的三个光学特性切换元件，在各偏振光束转动控制元件处设置有若干个电极，并且可以对这些电极实施控制。在如图17所示的实施例中，由于在显示面板处不能同时利用一种或两种以上的光束，所以剩余的一种～两种光束将处于不被使用的无效状态，然而在本实施例中，可以将红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B同时照射在显示面板处，所以可以提高光束的利用效率。因此如上所述，如果采用本实施例，可以进一步提高光束的利用效率。
由对滚动显示方式进行的上述说明可知，为了防止在液晶响应时间内产生颜色混合，需要在这些时间内不将照射光束照射至液晶处，下面参考图20、图21，对不会产生明显的颜色混合，所以在液晶响应时间内也可以实施光束照射的一种方式进行说明。
图20为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第三实施例用的液晶显示面板上的响应波形和照射光束波形用的示意性特性曲线图。
图21为表示说明采用本发明的滚动显示方法的第三实施例用的液晶显示面板的示意性正面图。
图20表示的是与图16中的上侧部分相对应的动作波形。
正如图20(a)～图20(d)所示，可以将有关品红色光束(M)、红色光束(R)、黄色光束(Y)、绿色光束(G)、氰色光束(C)、蓝色光束(B)的图象信号，依次写入至液晶显示面板处。在时间t52～t13时由红色照射光束R实施照射。换句话说就是，在经过液晶响应时间的有关品红色光束(M)的期间，包含着液晶响应时间t11～t12在内的有关红色光束(R)的期间，以及包含着液晶响应时间t53～t54在内的有关黄色光束(Y)的期间，均实施照射。在时间t54～t15时由绿色照射光束G实施照射。换句话说就是，在经过液晶响应时间的有关黄色光束(Y)的期间，包含着液晶响应时间t13～t14在内的有关绿色光束(G)的期间，以及包含着液晶响应时间t55～t56在内的有关氰色光束(C)的期间，均实施照射。在时间t56～t17时由蓝色照射光束B实施照射。换句话说就是，在经过液晶响应时间的有关氰色光束(C)的期间，包含着液晶响应时间t15～t16在内的有关蓝色光束(B)的期间，以及包含着液晶响应时间t57～t58在内的有关品红色光束(M)的期间，均实施照射。在时间t11时开始向位于液晶显示面板中最上侧端部处的电极实施有关红色光束R的图象信号写入，随后依次向位于其下侧方向的电极处实施有关红色光束R的图象信号写入操作。
当利用表示在时间t11时液晶显示面板上的照射光束状态的图21(a)，以及表示在时间t12时液晶显示面板上的照射光束状态的图21(b)进行说明时可知，可以在时间t11由红色照射光束R照射在液晶的上部区域处，随后依次增大红色照射光束R的照射区域。在由红色照射光束R照射的下一区域处，由红色照射光束R和蓝色照射光束B实施照射，并依次朝向下侧方向区域移动。随着这一过程依次减少蓝色照射光束B的照射区域。
对有关品红色光束(M)的图象信号实施写入，而且在经过液晶响应时间之后，由红色照射光束R和蓝色照射光束B实施照射。对有关黄色光束(Y)的图象信号实施写入，而且在经过液晶响应时间之后，由红色照射光束R和绿色照射光束G实施照射。对有关氰色光束(C)的图象信号实施写入，而且在经过液晶响应时间之后，由绿色照射光束G和蓝色照射光束B实施照射。
在本实施例中，可以通过上述方式在有关各红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B的图象信号之间，对有关黄色光束(Y)、氰色光束(C)、品红色光束(M)的图象信号实施写入，所以可以延长红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B的照射时间，并且可以通过在这些照射光束间实施颜色互补的方式，利用颜色混合方式改善颜色的恶化。
下面参考图22，对可以用于缩短液晶响应时间的一种方式进行说明。图22为说明缩短液晶显示面板响应时间用的一种方法的示意性波形图，其中图22(a)表示的是液晶驱动波形用的示意图，图22(b)表示的是液晶响应特性用的示意图，图22(c)表示的是红色照射光束R的波形用的示意图，图22(d)表示的是绿色照射光束G的波形用的示意图，图22(e)表示的是蓝色照射光束B的波形用的示意图。
液晶响应特性对于由中间色调朝向中间处实施色调移动的场合比较迟缓，而由白色朝向黑色或由黑色朝向白色的色调移动比较迅速。因此，可以在开始对液晶实施图象信号写入之前施加脉冲信号401～403，以便通过对与图象信号中黑色光束相对应的电压、或比其更高的正向极性信号电压实施写入的方式，使液晶显示面板实施复位。类似的，也可以施加脉冲信号404、405，以便通过对与图象信号中黑色光束相对应的电压、或比其更高的负向极性信号电压实施写入的方式，使液晶显示面板实施复位。采用这种方式，可以缩短液晶响应时间，并且可以减小颜色混合的影响。
下面对在滚动显示方式中使用的各种照射光束切换方式进行说明。
图23为说明在滚动显示方法中使用的照射光束切换方法用的示意性模型图。在图23(a)中，表示的是对红色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束B实施依次切换并使其照射至液晶显示面板处的状态。在图23(b)中，表示的是对红色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束B和白色光束W实施依次切换并照射至液晶显示面板处的状态，它和如图23(a)所示的场合相比，可以获得更加鲜明的图象。在图23(c)中，表示的是采用与灯泡的光束分布特性相反的比率，依次延长红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B照射时间，并且依次对红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B实施依次切换并照射至液晶显示面板处的方式，这样可以获得白色平衡良好的图象。图23(d)所示的场合是在如图23(c)所示场合的基础上，进一步延长红色照射光束R的照射时间，并相应的缩短绿色照射光束G的照射时间。与绿色照射光束G相比，红色光束R和蓝色光束B的照射光束比较弱，所以采用这种方式可以对其实施补偿并对颜色温度实施切换。图23(e)所示的场合是在如图23(b)所示场合的基础上，采用和其它照射光束相比，进一步延长红色照射光束R照射时间的照射方式。图23(f)所示的场合是在如图23(a)所示场合的基础上，采用按两次照射视觉敏感度比较高的绿色照射光束G的方式，这可以防止出现红色光束R、绿色光束G和蓝色光束B的颜色图象残留在眼睛里，即可以防止所谓的彩色分断现象(カ-セパレ-ション)出现。图23(g)所示的场合是在如图23(a)所示场合的基础上，还通过在各红色照射光束R、绿色照射光束G和蓝色照射光束B之间输入作为互补光束的Y(黄色光束)、C(氰色光束)、M(品红色光束)等等光束，这可以确保能够获得良好的鲜明程度。在图23(h)中，表示的是采用W(白色光束)时的状态，它可以获得比彩色图象更加鲜明的图象。
下面参考图24，对图23(a)～图23(h)实施切换时使用的一种驱动回路进行说明。
图24为表示图象显示回路的一个实施例用的示意性方框图。正如该图所示，可以在端子311处输入由诸如个人计算机等等给出的数字式图象信号，并且可以通过译码器321将编码输入至放大缩小与梯形失真修正用回路324处。由端子312处输入的、由诸如个人计算机等等给出的模拟信号，可以通过模拟/数字变换回路(AD回路)变换成数字信号，并输入至放大缩小与梯形失真修正用回路324处。在端子313处输入的、由诸如电视机(TV)等等给出的复合图象信号，通过信号处理回路实施处理并输入至放大缩小与梯形失真修正用回路324处。由放大缩小与梯形失真修正用回路324给出的输出信号，输入至图象速率变换回路325、特征获取回路328处。特征获取回路328可以按照所输入的信号特征、比如说是红色比较多、还是蓝色比较多等等的特征实施信号抽取，并将信号输出至时标时间控制回路332处。由通过图象速率变换回路325输出的信号通过RGB表面依次信号处理回路326，输入至光阀驱动回路327处。通过对颜色温度再生信号的种类实施指示的方式，使用者可以通过使用者图象介面组件(GUI：Graphic User Interface)331选择出如图23(a)～图23(h)中所示的某一个，并将其输出至时标时间控制回路332处。
点燃回路341对灯泡342实施点燃，并且使灯泡342给出的光束入射至光学特性切换元件344处。可以由颜色切换驱动回路343对这种光学特性切换元件344实施驱动。由光学特性切换元件344出射的光束照射在诸如液晶显示面板等等的光阀元件处。光量传感器329对灯泡342和光阀元件345处随时间变化着的光量实施检测，并且对滤波器处随时间变化着的光量实施检测。光量传感器329的输出信号输入至时标时间控制回路332处。时标时间控制回路332可以依据由使用者图象介面组件(GUI)331、特征获取回路328和光量传感器329给出的输入信号，对诸如特征获取回路328、图象速率变换回路325、RGB表面依次信号处理回路326、光阀驱动回路327等等的回路实施控制，并且可以按照如图23(a)～图23(h)中所示的任何一种方式，对光学特性切换元件实施切换操作。
下面利用图25，对呈各种颜色的照射光束的出射原理进行说明。
图25为说明根据本发明构造的投射型图象显示装置用光学设备中的一种光学特性切换元件的原理用的示意性模型图。
图25(a)为表示对红色光束R实施出射时的场合用的示意性原理图，其中在偏振光束转动控制元件211处施加有电压，在其它偏振光束转动控制元件212、213处未施加电压。作为偏振光束S的红色光束R、绿色光束G、蓝色光束B中的绿色光束G、蓝色光束B可通过偏振光束转动控制元件212、213变换为偏振光束P，从而可以通过偏振光板222而阻止其透射。与此相对应的是，红色光束R作为偏振光束S可入射至偏振光束分解元件(PBS)231，由其实施反射后入射至液晶显示面板232。因此，仅仅有红色光束R可以入射至液晶显示面板232。
正如图25(b)所示，可以仅仅在绿色光束G用偏振光束转动控制元件212处施加有电压，在红色光束R用偏振光束转动控制元件211、蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213处未施加电压。因此，仅仅有绿色光束G作为偏振光束S而入射至液晶显示面板232处。
正如图25(c)所示，仅仅在蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213处施加有电压，在红色光束R用偏振光束转动控制元件211、绿色光束G用偏振光束转动控制元件212处未施加电压。因此，仅仅有蓝色光束B作为偏振光束S而入射至液晶显示面板232处。
正如图25(d)所示，在红色光束R用偏振光束转动控制元件211和绿色光束G用偏振光束转动控制元件212处施加有电压，在蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213处未施加电压。因此，红色光束R和绿色光束G作为偏振光束S可施加至液晶显示面板232处，所以可以将Y(黄色光束)照射在液晶显示面板232处。
正如图25(e)所示，在绿色光束G用偏振光束转动控制元件212和蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213处施加有电压，在红色光束R用偏振光束转动控制元件211处未施加电压。因此，绿色光束G和蓝色光束B作为偏振光束S可施加至液晶显示面板232处，所以可以将C(氰色光束)照射在液晶显示面板232处。
正如图25(f)所示，在红色光束R用偏振光束转动控制元件211和蓝色光束B用偏振光束转动控制元件213处施加有电压，在绿色光束G用偏振光束转动控制元件212处未施加电压。因此，红色光束R和蓝色光束B作为偏振光束S可施加至液晶显示面板232处，所以可以将M(品红色光束)照射在液晶显示面板232处。
如上所述，如果采用本发明，便可以制作出一种结构紧凑、对比度良好的投射型图象显示装置。
而且，还可以获得一种光束利用效率良好的图象显示装置。

Claims (20)

1.一种图象显示装置，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，将光束照射至所述图象显示元件上用的照射组件，以及对由所述图象显示元件出射的光束实施投射用的投射组件，而且将由所述图象显示元件出射的光束入射至所述投射组件。
2.一种如权利要求1所述的图象显示装置，其特征在于还设置有光路变换元件，而且所述照射组件由偏振光束分解元件构成，所述图象显示元件由反射型图象显示元件构成，由所述光源单元至所述投射组件间的光路呈U字型。
3.一种如权利要求1或2所述的图象显示装置，其特征在于所述光学特性切换元件呈通过电压对光束衍射实施控制的构成形式，并配置在所述光路中，所述照射组件由偏振光束分解元件构成，所述图象显示元件由反射型图象显示元件构成。
4.一种投射型图象显示装置，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束分解元件，对由所述偏振光束分解元件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，全反射镜棱镜，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的反射式微型反射镜型图象显示元件，以及投射透镜，而且由所述光学特性切换元件处依次出射的、呈若干种颜色的光束由所述全反射镜棱镜实施反射处理后，入射至所述反射式微型反射镜型图象显示元件，反射光束中的允许通过光束(ON光束)透射过所述全反射镜棱镜并入射至所述投射透镜处。
5.一种图象显示装置，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，由若干个透镜构成的成象光学***，以及对由所述图象显示元件出射的光束实施投射用的投射组件，而且由所述光学特性切换元件处依次出射的、呈若干种颜色的光束通过所述成象光学***照射在所述图象显示元件上，所述成象光学***使与所述光学特性切换元件相关的图象成象在所述图象显示元件上，并且将由所述图象显示元件出射的光束入射至所述投射组件处。
6.一种如权利要求5所述的图象显示装置，其特征在于所述光学特性切换元件可同时出射出呈若干种颜色的光束，并将其照射在所述图象显示元件上的不同区域处，所述若干个光束依次移动至所述图象显示元件上的不同区域处。
7.一种图象显示装置，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的反射型光学特性切换元件，全反射镜棱镜，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，由若干个透镜构成的成象光学***，以及对由所述图象显示元件出射的光束实施投射用的投射组件，而且由所述偏振光束变换组件出射的光束通过所述全反射镜棱镜实施反射，入射至反射型光学特性切换元件处，所述反射光束透射过所述全反射镜棱镜，通过成象光学***入射在所述图象显示元件上，由所述图象显示元件出射的光束入射至所述投射组件处。
8.一种如权利要求5或8所述的图象显示装置，其特征在于所述成象光学***中包含有非球面型透镜。
9.一种图象显示装置，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，将由所述偏振光束变换组件出射的光束分割成若干个光束、将各个光束聚光至不同位置处、并且使所述若干个光束的聚光位置依次移动用的光学特性切换元件，以及由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，而且由所述光学特性切换元件出射的若干个光束照射在所述图象显示元件上的不同区域处，所述若干个光束依次移动至所述不同区域。
10.一种如权利要求9所述的图象显示装置，其特征在于还设置有成象光学***，所述光学特性切换元件由全息成象元件构成，并且利用衍射光束，使由所述光学特性切换元件出射的若干个光束聚光在所述成象光学***上的不同区域处。
11.一种图象显示装置，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射的若干个光束实施依次输出用的若干个反射型光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，以及将由所述光学特性切换元件出射的光束成象在所述图象显示元件上用的成象光学***，而且由所述若干个光学特性切换元件出射的、彼此不同的光束聚光在所述成象透镜上的不同位置处，对由所述各光学特性切换元件出射的光束颜色实施依次切换，并且使由各光学特性切换元件出射的光束照射在所述图象显示元件上的不同区域处。
12.一种图象显示装置，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的第一偏振光束分解元件，使由所述第一偏振光束分解元件出射的若干个光束依次实施输出用的透射型的第一光学特性切换元件，对由所述第一光学特性切换元件出射的、作为一个偏振光束的第一光束实施反射、对作为其它偏振光束的第二、第三光束实施透射的第二偏振光束分解元件，对所述第二光束的偏振光轴实施变换用的第二光学特性切换元件，对由所述第二光学特性切换元件出射的光束中的第二光束实施反射、对所述第三光束实施透射用的第三偏振光束分解元件，对由所述第三偏振光束分解元件透射出的第三光束实施反射用的反射镜，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，以及成象光学***，而且由所述第二偏振光束分解元件实施反射的所述第一光束、由所述第三偏振光束分解元件实施反射的第二光束、由所述反射镜实施反射的所述第三光束，照射在所述成象光学***中透镜的不同区域处。
13.一种图象显示装置，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换、以依次输出若干个光束用的光学特性切换元件，需要等待由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的所需响应时间的图象显示元件，以及将与由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束相对应的图象信号、按照每次一显示行的方式依次沿垂直方向写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而且所述光学特性切换元件将所述图象信号写入在所述图象显示元件上，在经过图象显示元件的响应时间后，将由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束依次照射在所述显示行处。
14.一种图象显示装置，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，需要等待由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的所需响应时间的图象显示元件，将由所述光源单元出射的光束分割成若干个光束并照射至所述图象显示元件上的不同位置处、并且使所述若干个光束依次移动并照射在所述图象显示元件上用的光学特性切换元件，以及将与由所述光学特性切换元件出射的若干个光束相对应的图象信号、按照每次一显示行的方式依次沿垂直方向写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而且所述光学特性切换元件将所述若干个呈不同颜色的光束的图象信号写入在所述图象显示元件上的不同区域处，在经过图象显示元件的响应时间后，将由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束分别照射在所述各显示行处。
15.一种图象显示装置，其特征在于具有实施依次切换呈若干种颜色的光束来出射的光学特性切换元件，对由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束实施依次照射、并具有图象显示元件所需响应时间的图象显示元件，对由所述光学特性切换元件出射的若干个呈不同颜色的光束、以及与所述若干个光束中位于相邻波长区域中的颜色互补型光束实施交替排列、并且将与所述颜色光束和所述颜色互补型光束相对应的图象信号写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而且由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束还照射在位于两侧位置处的、写入有所述颜色互补型光束的部分处。
16.一种图象显示装置，其特征在于具有对呈若干种颜色的光束实施光学特性依次切换并出射的光学特性切换元件，对由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束实施依次照射、并具有所需响应时间的图象显示元件，以及将与由所述光学特性切换元件出射的、呈不同颜色的光束相对应的图象信号按照每次一显示行的方式依次沿垂直方向写入在所述图象显示元件上用的驱动回路，而且对于将所述图象信号写入在所述图象显示元件上，经过所述响应时间后将由所述光学特性切换元件出射的呈不同颜色的光束相对于所述显示行依次照射在所述图象显示元件上的场合，所述驱动回路按照将所述图象信号写入之前的信号取为黑色信号或白色信号中的一种信号、将经过所述响应时间后的信号取为黑色信号或白色信号中的另一种信号，以缩短所述响应时间。
17.一种图象显示装置，其特征在于将对于呈若干种颜色光束对光学特性实施依次切换并实施出射的光学特性切换元件出射的光束照射在图象显示元件上的场合，对由所述光学特性切换元件出射的呈若干种颜色的光束实施依次出射，或是在呈若干种颜色的光束上叠加有白色光束并实施依次出射，或是对呈若干种颜色的光束的照射时间实施变更，或是对呈若干种颜色的光束中的某光束分成两次实施照射，或是在呈若干种颜色的光束间***颜色互补型光束或白色光束。
18.一种图象显示装置，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，将光束照射在所述图象显示元件上用的照射组件，以及对由所述图象显示元件出射的光束实施投射用的投射组件，而且所述光学特性切换元件用于将由光学特性切换元件出射的光束按照时间序列变换成为两种颜色以上的、呈不同颜色的光束，或是红色光束、绿色光束和蓝色光束，或是红色光束、绿色光束和蓝色光束和白色光束，或是氰色光束、黄色光束、品红色光束，或是氰色光束、黄色光束、品红色光束、白色光束，或是其它若干种颜色的光束，并且对这些颜色光束的出射时间按照时间序列为各种颜色时间相同至各种颜色时间不同间的各种方式对出射时间实施所需要的控制。
19.一种光学设备，其特征在于具有发射出光束用的光源单元，由所述光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束用的偏振光束变换组件，对由所述偏振光束变换组件出射光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换用的光学特性切换元件，由所述光源单元出射光束生成响应图象信号的光学图象用的、作为光阀组件的图象显示元件，将由所述光学特性切换元件处依次出射的、呈若干种颜色的光束照射至所述图象显示元件上用的照射组件，以及投射透镜，而且由所述图象显示元件出射的光束入射至所述投射透镜处。
20.一种图象显示装置用的颜色切换方法，其特征在于具有由光源单元出射的光束中获取出作为偏振光束S和偏振光束P中的一种偏振光束的步骤，对实施偏振方向对准处理后的光束的波长频率带域按电子方式实施周期性切换、并且对若干个光束实施依次出射的步骤，将与所述若干个光束中的一个光束相对应的图象信号按照每次一显示行的方式依次沿垂直方向写入在图象显示元件上的步骤，以及对所述图象信号实施写入、将该光束照射在经过响应时间后的所述图象显示元件上的所述显示行处的步骤。
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