JP2000221499A - 画像表示装置用光源および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大出力化や大型化を招くことなく、光変調手
段ヘの照射光量を向上させ、明るくコントラストの高い
画像表示を行うことを可能にする。 【解決手段】 液晶パネル６０に照射される光を供給す
る光源部５０として、発光ダイオード部５１から発せら
れた光の多くを所定の方向に偏光（例えば、Ｓ偏光）し
て出射するよう光の偏光方向の変換を行う偏光変換素子
５３を設け、光源の大出力化や装置の大型化を招くこと
なく、液晶パネル６０ヘの照射光量を向上させる。偏光
変換素子５３の作用により、発光ダイオード部５１から
発せられた光の全光量のうち、７割程度をＳ偏光に変換
することが可能であり、液晶パネル６０ヘの照射光量を
６０％以上向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光変調素子に照射
される光を供給する画像表示装置用光源およびこの光源
を用いた画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光変調素子として液晶表示素
子（以下、液晶パネルという。）を用いて画像を表示す
る画像表示装置がある。このような画像表示装置におい
て、カラー表示を行うものには、液晶パネルを１枚用い
る単板方式と、赤（Red ＝Ｒ），緑（Green ＝Ｇ），青
（Blue＝Ｂ）の３つの色光に対応した３枚の液晶パネル
を用いる３板方式とがある。これらの液晶パネルを用い
た画像表示装置では、例えば、光源から出射された光
が、液晶パネルによって空間的に変調されると共に、そ
の変調さた光がスクリーン等に投射されることにより画
像が表示される。ここで、画像の投射方式としては、ス
クリーン等の前面側より画像を投射する前面投射式（フ
ロント式）と、スクリーン等の背面側より画像を投射す
る背面投射式（リア式）とがある。また、液晶パネルの
種類としては、照射された光を透過する透過型のパネル
と照射された光を反射する反射型のパネルとがある。

【０００３】図９は、従来の画像表示装置の一例を示す
概略構成図である。この図に示した画像表示装置は、３
枚の反射型の液晶パネル１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂ
を用いた３板方式の反射型液晶プロジェクタとして構成
されたものである。この画像表示装置は、Ｒ色用の液晶
パネル１０９Ｒ、Ｇ色用の液晶パネル１０９ＧおよびＢ
色用の液晶パネル１０９Ｂの各々に照射する各色光を含
んだ白色光を発する光源としてのランプ１０１と、この
ランプ１０１から発せられた光を略平行光にして出射す
るレンズ１０２と、このレンズ１０２から出射された光
の照度分布を均一化して出射するフライアイレンズ１０
３およびフライアイレンズ１０４と、フライアイレンズ
１０４を出射した光が各液晶パネル１０９Ｒ，１０９
Ｇ，１０９Ｂにおいて適当な大きさに集光されるように
光を集光する集光レンズ１０５および集光レンズ１０６
とを備えている。ランプ１０１、レンズ１０２、フライ
アイレンズ１０３，１０４および集光レンズ１０５，１
０６は、光軸Ｏ11上に配置されている。

【０００４】この画像表示装置は、更に、光軸Ｏ11に直
交する光軸Ｏ12との交点付近に配置された偏光ビームス
プリッタ（Polarization Beam Splitter）１０７と、光
軸Ｏ12上に配置されたダイクロイックミラー１０８Ｒ，
１０８Ｂ、投射レンズ１１１およびスクリーン１１２と
を備えている。

【０００５】偏光ビームスプリッタ１０７は、集光レン
ズ１０６からの出射光が入射する面１０７Ａと、液晶パ
ネル１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂのそれぞれにおいて
反射されると共に、画像信号に応じて変調された各色の
合成光１１０が入射する面１０７Ｂとを有している。偏
光ビームスプリッタ１０７は、また、光軸Ｏ11に対して
ほぼ４５度の角度をなす偏光分離面１０７Ｃを有してい
る。この偏光分離面１０７Ｃは、例えば、集光レンズ１
０６から出射され、面１０７Ａ側に入射した光束のうち
のＳ偏光成分のみを、反射光１０７Ｓとして光軸Ｏ11と
ほぼ直交する直角方向（光軸Ｏ12とほぼ平行な方向）に
反射して面１０７Ｂから出射すると共に、Ｐ偏光成分を
透過光１０７Ｐとしてそのまま透過させるようになって
いる。偏光分離面１０７Ｃは、また、面１０７Ｂ側に入
射した合成光１１０のうちのＰ偏光成分のみを、透過光
１１０Ｐとして面１０７Ｄから出射させるようになって
いる。この偏光ビームスプリッタ１０７の面１０７Ｄか
ら出射した透過光１１０Ｐは、投射レンズ１１１によっ
て、スクリーン１１２上に投射される。

【０００６】なお、Ｐ偏光成分とは、偏光ビームスプリ
ッタ１０７の偏光分離面１０７Ｃに入射する光の電気ベ
クトルの振動方向が入射面（偏光分離面１０７Ｃの法線
と波面法線（光の進行方向）とを含む面）内に含まれる
直線偏光をいい、Ｓ偏光成分とは、偏光ビームスプリッ
タ１０７の偏光分離面１０７Ｃに入射する光の電気ベク
トルの振動方向が入射面と直交する直線偏光をいう。

【０００７】ダイクロイックミラー１０８Ｒは、偏光ビ
ームスプリッタ１０７からの反射光１０７Ｓに含まれる
Ｒ色光を選択的に反射して液晶パネル１０９Ｒに入射さ
せると共に、液晶パネル１０９Ｒにおいて反射されたＲ
色光を反射して偏光ビームスプリッタ１０７側に入射さ
せるようになっている。ダイクロイックミラー１０８Ｂ
は、ダイクロイックミラー１０８Ｒを透過した光に含ま
れるＢ色光を選択的に反射して液晶パネル１０９Ｂに入
射させると共に、液晶パネル１０９Ｂにおいて反射され
たＢ色光を反射して偏光ビームスプリッタ１０７側に入
射させるようになっている。ダイクロイックミラー１０
８Ｂは、また、Ｇ色光を透過して液晶パネル１０９Ｇに
入射させると共に、液晶パネル１０９Ｇにおいて反射さ
れたＧ色光を透過して偏光ビームスプリッタ１０７側に
入射させるようになっている。

【０００８】このような構成の画像表示装置では、ラン
プ１０１から出射された白色光は、レンズ１０２を透過
することにより、略平行光にして出射され、フライアイ
レンズ１０３に入射する。フライアイレンズ１０３に入
射した光は、フライアイレンズ１０３，１０４によって
照度分布が均一化され、フライアイレンズ１０４から出
射する。フライアイレンズ１０４からの出射光は、集光
レンズ１０５，１０６を経て、面１０７Ａから偏光ビー
ムスプリッタ１０７に入射し、偏光分離面１０７Ｃにお
いて、Ｐ偏光とＳ偏光に分離される。ここで、Ｐ偏光
は、透過光１０７Ｐとなって偏光ビームスプリッタ１０
７をそのまま透過する。Ｓ偏光は、偏光分離面１０７Ｃ
において反射されて反射光１０７Ｓとなり、面１０７Ｂ
から出射する。

【０００９】面１０７Ｂから出射した反射光１０７Ｓ
は、ダイクロイックミラー１０８Ｒ、１０８Ｂによっ
て、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光に分離される。分離された光の
うち、Ｒ色光は、液晶パネル１０９Ｒに入射し、印加さ
れた画像信号に応じて光変調を受けると共に、元の光路
側に反射される。同様に、分離された光のうち、Ｇ色光
およびＢ色光は、それぞれ液晶パネル１０９Ｇおよび液
晶パネル１０９Ｂに入射し、印加された画像信号に応じ
て光変調を受けると共に、それぞれ元の光路側に反射さ
れる。液晶パネル１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂのそれ
ぞれにおいて反射されると共に、画像信号に応じて変調
された各色光は、合成されて面１０７Ｂから偏光ビーム
スプリッタ１０７に入射する。偏光ビームスプリッタ１
０７に入射した合成光１１０は、偏光分離面１０７Ｃの
作用により、Ｐ偏光成分のみが、透過光１１０Ｐとして
面１０７Ｄから出射する。この偏光ビームスプリッタ１
０７の面１０７Ｄから出射した透過光１１０Ｐは、投射
レンズ１１１によって、スクリーン１１２上に投射さ
れ、画像を形成する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の画
像表示装置では、光源（ランプ１０１）からの光を液晶
パネルに照射するのに適した適正な集光条件にした後、
偏光分離素子（偏光ビームスプリッタ１０７）を用いて
偏光方向に応じて透過光（例えば、Ｐ偏光）と反射光
（例えば、Ｓ偏光）とに分離し、例えば、反射光のみを
液晶パネルに照射する。ここで、偏光分離素子で分離さ
れて液晶パネルに照射される一方の偏光成分（例えば、
Ｓ偏光）の光量は、偏光分離素子に入射した全光量の５
０％以下である。このため、偏光分離素子として、例え
ば、Ｓ偏光成分をほぽ１００％反射する性能を有した偏
光ビームスプリッタを用いたとしても、光源からの光
は、液晶パネルに照射するまでに少なくとも５０％は光
量損失が生じることになる。従って、従来では、光源か
らの光の光量損失が大きく、液晶パネルへの照射光量が
非常に低くなるという問題点があった。このように液晶
パネルへの照射光量が低くなると、表示される画像の輝
度やコントラストの低下を招くという問題点がある。

【００１１】このような問題点を解決するために、従来
では、例えば、液晶パネルへの照射光量を上げるよう大
出力の光源を使用するという手法が採られている。しか
しながら、光源の大出力化は、電力の消費が大きくなる
という問題や発熱が大きくなるという問題がある。ま
た、従来では、光量を上げるための光学素子を新たに偏
光ビームスプリッタの前に挿入するという手法も採られ
ている。しかしながら、この手法は、装置の大型化を招
くという問題点がある。

【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、大出力化や大型化を招くことなく、
光変調手段ヘの照射光量を向上させ、明るくコントラス
トの高い画像表示を行うことを可能とする画像表示装置
用光源および画像表示装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による画像表示装
置用光源は、照射された光を反射すると共に、画像信号
に応じた光変調を行う光変調手段と、この光変調手段か
らの反射光を投射する投射手段とを備えた画像表示装置
に用いられる光源であって、光変調手段に照射される光
を発する発光手段と、この発光手段の直後に設けられる
と共に、発光手段から発せられた光のうち、少なくとも
５割よりも多い光が所定の方向に偏光して出射されるよ
う光の偏光方向の変換を行う偏光変換手段とを備えたも
のである。

【００１４】また、本発明による画像表示装置は、照射
された光を反射すると共に、画像信号に応じた光変調を
行う光変調手段と、この光変調手段に照射される光を発
する発光手段と、この発光手段の直後に設けられると共
に、発光手段から発せられた光のうち、少なくとも５割
よりも多い光が所定の方向に偏光して出射されるよう光
の偏光方向の変換を行う偏光変換手段と、光変調手段か
らの反射光を投射する投射手段とを備えたものである。

【００１５】本発明による画像表示装置用光源および画
像表示装置では、発光手段から光変調手段に照射される
光が発せられる。また、この発光手段の直後に設けられ
た偏光変換手段によって、発光手段から発せられた光の
うち、少なくとも５割よりも多い光が所定の方向に偏光
して出射されるよう光の偏光方向の変換が行われる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る画像表示装置用光源の一例を示す
構成図である。なお、この図では、本実施の形態に係る
画像表示装置用光源の構成と共に、内部における光の偏
光の動きの様子を模式的に示している。この図に示した
画像表示装置用光源は、例えば、反射型の液晶パネルを
用いた画像表示装置において、液晶パネルに照射する偏
光光（例えば、Ｓ偏光）を供給するためのものである。
この画像表示装置用光源は、液晶パネルに照射される光
を発する発光部２１と、この発光部２１の直後（光の照
射側）に設けられると共に、発光部２１から発せられた
光のうち、少なくとも５割よりも多い光が液晶パネルで
必要とされる所定の偏光光（例えば、Ｓ偏光）として出
射されるよう光の偏光方向の変換を行う偏光変換素子２
０と、この偏光変換素子２０の光の出射側に設けられる
と共に、偏光変換素子２０からの出射光の出射効率を高
めるための集光レンズ２４とを備えている。

【００１８】ここで、発光部２１が、本発明における
「発光手段」に対応する。また、偏光変換素子２０が、
本発明における「偏光変換手段」に対応する。

【００１９】発光部２１は、複数の発光ダイオードまた
は白色ランプ等によって構成されるものである。発光部
２１を発光ダイオードで構成する場合には、画像表示装
置の形態に応じて、単色光を発するような単色構成また
は多色光を発するような多色構成にすることができる。
ここで、多色構成の場合には、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各
色の発光ダイオードをそれぞれ同一面上に複数個配置し
て構成される。なお、本実施の形態の画像表示装置用光
源は、発光ダイオードの個数や配列方法については特に
制限はない。また、発光部２１として、白色ランプを用
いる場合には、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライ
ドランプおよびキセノンランプ等のランプを用いること
ができる。

【００２０】偏光変換素子２０は、発光部２１から発せ
られた光のうち、特定の偏光光（例えば、Ｐ偏光）以外
の光を反射する反射型偏光部材２２と、反射型偏光部材
２２と発光部２１との間に設けられると共に、入射した
光に対して１／４波長の位相差を生じさせる１／４波長
板（以下、λ／４板という）２５と、反射型偏光部材２
２を透過した特定の偏光光の偏光面を９０°回転させて
所定の偏光光を出射する位相差板２６とを有している。
反射型偏光部材２２およびλ／４板２５は、例えば、フ
ィルム状の部材で構成されている。反射型偏光部材２２
としては、例えば、住友スリーエム（株）製の反射型偏
光フィルム（商品名：ＤＢＥＦ）を使用することができ
る。

【００２１】次に、偏光変換素子２０による偏光変換作
用を中心に、本実施の形態に係る画像表示装置用光源の
作用について説明する。発光部２１からは、液晶パネル
に照射される光が発せられるが、この発光部２１から発
せられる光の偏光はランダムである。この発光部２１か
ら発せられた光は、λ／４板２５を透過して、反射型偏
光部材２２に達する。反射型偏光部材２２に達した光の
うち、例えば、Ｐ偏光のみが反射型偏光部材２２を透過
し、更に、位相差板２６によって偏光面が９０°回転さ
れ、集光レンズ２４を介して出射光２３Ｓとして出射さ
れる。このとき、反射型偏光部材２２に達した光のう
ち、Ｐ偏光以外の偏光光は、反射型偏光部材２２の発光
部２１側の面２２Ａにおいて反射し、反射光２２Ｓとな
って発光部２１側に戻る。

【００２２】発光部２１側に戻された反射光２２Ｓは、
λ／４板２５を介して発光部２１の発光側の面２１Ａ上
にて反射し、再びランダムな偏光となり、λ／４板２５
を介して反射型偏光部材２２に達する。このとき、反射
型偏光部材２２に達する反射光２２Ｓは、λ／４板２５
を透過することによって位相差が生じ、その光にはＰ偏
光成分が多く含まれるようになる。反射型偏光部材２２
では、反射型偏光部材２２に達した反射光２２Ｓのう
ち、Ｐ偏光のみを透過し、Ｐ偏光以外の光を反射する。
反射型偏光部材２２を透過したＰ偏光は、位相差板２６
によって偏光面が９０°回転させられ、Ｓ偏光の出射光
２３Ｓが出射する。発光部２１から発せられた光は、以
上のような偏光変換素子２０による作用を繰り返し受け
ることにより、出射光２３ＳとなるＳ偏光の割合が増大
する。このＳ偏光の光量は、反射型偏光部材２２を設け
ない従来の光源と比較して輝度にして、例えば、全体で
約６０％程度増大させることが可能である。なお、以上
の説明では、反射型偏光部材２２を透過する光をＰ偏光
としたが、透過する光をＳ偏光とすることも可能であ
る。

【００２３】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る
画像表示装置用光源の他の構成例を示す図である。この
図では、画像表示装置用光源の構成と共に、内部におけ
る光の偏光の動きの様子を模式的に示している。なお、
以下の説明では、図１に示した画像表示装置用光源にお
ける構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜
説明を省略する。

【００２４】この図に示した画像表示装置用光源は、発
光部２１から発せられた光の特定方向の輝度を上昇させ
る輝度上昇部材３２を有した偏光変換素子３０を備えて
いる。輝度上昇部材３２は、発光部２１と反射型偏光部
材２２との間に設けられるものである。より詳しくは、
輝度上昇部材３２は、発光部２１とλ／４板２５との間
に設けられている。この輝度上昇部材３２は、例えば、
フィルム状の部材で構成されている。輝度上昇部材３２
としては、例えば、住友スリーエム（株）製の輝度上昇
フィルム（商品名：ＢＥＦ）を使用することができる。

【００２５】この図に示した画像表示装置用光源におい
て、発光部２１から発せられた光が、偏光変換素子３０
によって受ける偏光作用は図１の画像表示装置用光源と
同様である。しかしながら、この図に示した画像表示装
置用光源では、反射型偏光部材２２の面２２Ａにおいて
反射し、発光部２１側に戻された反射光２２Ｓは、輝度
上昇部材３２の面３２で反射することにより、光の出射
角度が狭まり指向性が強くなる。これにより、この画像
表示装置用光源では、発光部２１から発せられた光のう
ち、出射光２３ＳとなるＳ偏光の割合を増大させること
ができると共に、例えば、中心部の輝度を上昇させるこ
とができる。このため、この光源から出射されるＳ偏光
の光量は、反射型偏光部材２２および輝度上昇部材３２
を設けない従来の光源と比較して輝度にして、例えば、
中心部で約２．７倍程度上昇させることが可能である。
なお、輝度上昇部材３２の枚数は液晶表示装置に設けら
れた液晶パネルを高輝度で均一に照射可能であれば１枚
でも特性の異なるものを複数枚重ねて設置してもよい。

【００２６】図３および図４は、本実施の形態に係る画
像表示装置用光源による輝度分布をその比較例と共に示
す説明図である。これらの図において、縦軸は、輝度
（ｃｄ／ｓｑｍ）を示し、横軸は、光源の中心部からの
観測角度を示している。また、これらの図において、図
３は、垂直方向の輝度分布を示し、図４は、水平方向の
輝度分布を示している。なお、垂直方向とは、Ｐ偏光側
の方向であり、水平方向とは、Ｓ偏光側の方向である。

【００２７】これらの図から、図中実線で示した偏光変
換素子が無い光源の輝度分布に比べて、偏光変換素子を
用いた光源の輝度分布の方が高い輝度を有していること
が分かる。特に、偏光変換素子として反射型偏光フィル
ムのみを用いた光源の輝度分布（図中「△」印付きの実
線で示す。）は、偏光変換素子が無い光源に比べて、全
体で約６０％程度増大している。また、偏光変換素子と
して反射型偏光フィルムに加えて輝度上昇フィルムを用
いた光源の輝度分布は、偏光変換素子が無い光源に比べ
て、中心部の輝度が最大で約２．７倍程度増大してい
る。なお、図中、黒塗りの「△」印付きの実線で示した
輝度分布は、輝度上昇フィルムとして、種類の異なる２
つのフィルムＸ，Ｙを用いた光源に関するものであり、
図中「○」印付きの実線で示した輝度分布は、輝度上昇
フィルムとして、種類の異なる２つのフィルムＺ，Ｙを
用いた光源に関するものである。

【００２８】次に、上述の画像表示装置用光源を使用し
た画像表示装置の構成例について説明する。

【００２９】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る
画像表示装置の概略を示す構成図である。この図に示し
た画像表示装置は、１板の反射型の液晶パネル６０を用
いた単板方式のヘッドマウントディスプレイとして構成
されたものである。この画像表示装置は、液晶パネル６
０に照射する各色光を含んだ光を発する光源部５０と、
この光源部５０から発せられた光を略平行光にして出射
するレンズ５４と、このレンズ５４から出射された光の
照度分布を均一化して出射するフライアイレンズ５５お
よびフライアイレンズ５６と、フライアイレンズ５６を
出射した光が液晶パネル６０において適正な光学条件で
照射されるように光を集光するコンデンサレンズ５７お
よびコンデンサレンズ５８とを備えている。光源部５
０、レンズ５４、フライアイレンズ５５，５６およびコ
ンデンサレンズ５７，５８は、光軸Ｏ1上に配置されて
いる。

【００３０】この画像表示装置は、更に、光軸Ｏ1に直
交する光軸Ｏ2との交点付近に配置された立方体形状の
偏光ビームスプリッタ５９と、光軸Ｏ2上に配置された
投射レンズ６１、スクリーン６２および接眼レンズ６３
とを備えている。

【００３１】光源部５０は、図１および図２に示した光
源を本装置に適用したものであり、液晶パネルに照射さ
れる光を発する発光部としての発光ダイオード部５１
と、この発光ダイオード部５１の直後（光の照射側）に
設けられると共に、発光ダイオード部５１から発せられ
た光のうち、少なくとも５割よりも多い光が液晶パネル
で必要とされる所定の偏光光（例えば、Ｓ偏光）として
出射されるよう光の偏光方向の変換を行う偏光変換素子
５２と、この偏光変換素子５２の光の出射側に設けられ
ると共に、偏光変換素子５２からの出射光の出射効率を
高めるための集光レンズ５３とを有している。発光ダイ
オード部５１は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の発光ダイオードが
それぞれ同一面上に複数個配置されたものである。Ｒ，
Ｇ，Ｂの各色の発光ダイオードは、それぞれ独立に輝度
の調整が可能となっている。偏光変換素子５２は、位相
差板２６を含むと共に、反射型偏光部材２２および輝度
上昇部材３２の両方を用いた構成（図２）であってもよ
いし、輝度上昇部材３２を用いない構成（図１）であっ
てもよい。なお、本実施の形態において、発光ダイオー
ド部５１から発せられるＲ，Ｇ，Ｂの各色光は、それぞ
れ、単一の波長の光ではなく、ある程度の波長分布を有
する光を言う。

【００３２】フライアイレンズ５５およびフライアイレ
ンズ５６は、互いに共役な位置関係に対向配置され、テ
レセントリック光学系を構成している。これらのフライ
アイレンズ５５，５６は、光源部５０から発生した軸外
光が光軸Ｏ1となす角の角度分布を一様にする。コンデ
ンサレンズ５７およびコンデンサレンズ５８も、互いに
共役な位置関係に対向配置され、テレセントリック光学
系を構成している。

【００３３】偏光ビームスプリッタ５９は、コンデンサ
レンズ５８からの出射光が入射する面５９Ａと、液晶パ
ネル６０において反射されると共に、画像信号に応じて
変調された各色光が入射する面５９Ｂとを有している。
偏光ビームスプリッタ５９は、また、光軸Ｏ1に対して
ほぼ４５度の角度をなす偏光分離面５９Ｃを有してい
る。この偏光分離面５９Ｃは、例えば、コンデンサレン
ズ５８から出射され、面５９Ａ側に入射した光束のうち
のＳ偏光成分のみを、反射光５９Ｓとして光軸Ｏ1とほ
ぼ直交する直角方向（光軸Ｏ2とほぼ平行な方向）に反
射して面５９Ｂから出射すると共に、Ｐ偏光成分を透過
光５９Ｐとしてそのまま透過させるようになっている。
偏光分離面５９Ｃは、また、面５９Ｂ側に入射した液晶
パネル６０からの反射光のうちのＰ偏光成分のみを、透
過光６０Ｐとして面５９Ｄから出射させるようになって
いる。この偏光ビームスプリッタ５９の面５９Ｄから出
射した透過光６０Ｐは、投射レンズ６１によって、スク
リーン６２上に投射され、画像が形成される。スクリー
ン６２上に投射された画像は、接眼レンズ６３を介して
使用者の眼６４において観測可能となっている。

【００３４】なお、Ｐ偏光成分とは、偏光ビームスプリ
ッタ５９の偏光分離面５９Ｃに入射する光の電気ベクト
ルの振動方向が入射面（偏光分離面５９Ｃの法線と波面
法線（光の進行方向）とを含む面）内に含まれる直線偏
光をいい、Ｓ偏光成分とは、偏光ビームスプリッタ５９
の偏光分離面５９Ｃに入射する光の電気ベクトルの振動
方向が入射面と直交する直線偏光をいう。

【００３５】液晶パネル６０は、光の透過率を制御可能
な各色用の多数の画素を有している。この液晶パネル６
０としては、例えば、ガラス基板上やシリコン基板上に
駆動電極または駆動用アクティブ素子を設けて、ＴＮ
（Twisted Nematic ；ツイストネマティック）モードの
液晶、強誘電性液晶または高分子分散型液晶等を駆動す
る反射型液晶表示素子を使用することができる。また、
液晶パネル６０として、光電導膜を介して光を照射する
ことで液晶の電圧を印加する反射型液晶表示素子を使用
してもよい。更に、液晶パネル６０として、電界によっ
て形状や状態が変化する構造を設けたグレーティングラ
イトバルブ等の反射型表示素子を用いてもよい。

【００３６】図６は、図５に示した画像表示装置の回路
構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る画像
表示装置は、映像信号ＶＳを入力し、それぞれＲ色画
像，Ｇ色画像，Ｂ色画像に対応するＲ用画像信号，Ｇ用
画像信号，Ｂ用画像信号を生成し、これらを順次切り換
えて出力する映像信号処理回路１３と、この映像信号処
理回路１３によって生成されたＲ用画像信号，Ｇ用画像
信号，Ｂ用画像信号を一時的に記録するための画像メモ
リ１４と、映像信号処理回路１３および画像メモリ１４
に接続され、液晶パネル６０を駆動する液晶パネル駆動
回路１５とを備えている。

【００３７】画像表示装置は、更に、それぞれ発光ダイ
オード部５１の赤色発光ダイオード５１Ｒ，緑色発光ダ
イオード５１Ｇ，青色発光ダイオード５１Ｂ（図では発
光ダイオードをＬＥＤと記す。）を駆動する赤色発光ダ
イオード駆動回路１２Ｒ，緑色発光ダイオード駆動回路
１２Ｇ，青色発光ダイオード駆動回路１２Ｂと、映像信
号処理回路１３、液晶パネル駆動回路１５および各発光
ダイオード駆動回路１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを制御する
コントローラ１１とを備えている。コントローラ１１
は、例えばマイクロコンピュータによって構成される。

【００３８】各発光ダイオード駆動回路１２Ｒ，１２
Ｇ，１２Ｂには、図示しないが、可変抵抗によって各発
光ダイオード５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂに対する印加電圧
を変える等により、各発光ダイオード５１Ｒ，５１Ｇ，
５１Ｂより出射される光の輝度を独立に調節可能とする
手段が設けられている。

【００３９】次に、上記のような構成の画像表示装置の
作用について説明する。

【００４０】光源部５０の発光ダイオード部５１から出
射された各色光は、位相差板２６を含む偏光変換素子２
０による偏光変換作用を受けて、例えばＳ偏光の割合が
増大させられ、例えば全光量の７割程度がＳ偏光とな
る。このＳ偏光は、偏光変換素子２０の直後の集光レン
ズ５３によって効率よく前方に出射される。光源部５０
からの出射光は、レンズ５４を透過することにより、略
平行光にして出射され、フライアイレンズ５５に入射す
る。フライアイレンズ５５に入射した光は、フライアイ
レンズ５５，５６によって照度分布が均一化され、フラ
イアイレンズ５６から出射する。フライアイレンズ５６
からの出射光は、コンデンサレンズ５７，５８を経て、
面５９Ａから偏光ビームスプリッタ５９に入射し、偏光
分離面５９Ｃにおいて、Ｐ偏光とＳ偏光に分離される。
ここで、Ｐ偏光は、透過光５９Ｐとなって偏光ビームス
プリッタ５９をそのまま透過する。Ｓ偏光は、偏光分離
面５９Ｃにおいて反射されて反射光５９Ｓとなり、面５
９Ｂから出射する。

【００４１】面５９Ｂから出射した反射光５９Ｓは、液
晶パネル６０に入射し、印加された画像信号に応じて光
変調を受けると共に、元の光路側に反射され、面５９Ｂ
から偏光ビームスプリッタ５９に入射する。偏光ビーム
スプリッタ５９に入射した光は、偏光分離面５９Ｃの作
用により、Ｐ偏光成分のみが、透過光６０Ｐとして面５
９Ｄから出射する。この偏光ビームスプリッタ５９の面
５９Ｄから出射した透過光６０Ｐは、投射レンズ６１に
よって、スクリーン６２上に投射され、画像が形成され
る。スクリーン６２上に投射された画像は、接眼レンズ
６３を介して使用者の眼６４において観測される。

【００４２】次に、画像表示装置の回路系の動作につい
て説明する。図６に示したように、映像信号ＶＳは、映
像信号処理回路１３に入力され、この映像信号処理回路
１３によって、Ｒ用画像信号，Ｇ用画像信号，Ｂ用画像
信号が生成され、画像メモリ１４に一旦記録される。液
晶パネル駆動回路１５は、一定の周期で、画像メモリ１
４より各色用の画像信号を読み出し、この画像信号に基
づいて、液晶パネル６０を駆動する。一方、各発光ダイ
オード駆動回路１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、コントロー
ラ１１からの制御信号に基づいて、各発光ダイオード５
１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂが適切に点灯するように、各発光
ダイオード５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂを駆動する。

【００４３】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、液晶パネル６０に照射される光を供給する光源に、
発光部から発せられた光の多くを所定の方向に偏光（例
えば、Ｓ偏光）して出射するよう光の偏光方向の変換を
行う偏光変換素子を設けるようにしたので、光源の大出
力化や装置の大型化を招くことなく、液晶パネル６０ヘ
の照射光量を向上させることができる。このとき、例え
ば、発光部から発せられた光の全光量のうち、７割程度
をＳ偏光に変換することが可能であり、液晶パネル６０
ヘの照射光量を６０％以上向上させることができる。こ
れにより、スクリーン６２上での画像の輝度およびコン
トラストが向上し、明るくコントラストの高い画像表示
を行うことが可能となる。

【００４４】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。本実施の形態では、図
１および図２に示した画像表示装置用光源を使用した画
像表示装置の他の構成例について説明する。

【００４５】図７は、本実施の形態に係る画像表示装置
の概略を示す構成図である。この図に示した画像表示装
置は、１板の反射型の液晶パネル７５を用いた単板方式
の反射型液晶プロジェクタとして構成されたものであ
る。この画像表示装置は、液晶パネル７５に照射する各
色光を発する３つの光源部１００Ｒ，１００Ｇ，１００
Ｂと、各光源部１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから発せ
られた各色光を合成するダイクロイックプリズム６９
と、ダイクロイックプリズム６９から出射された光の照
度分布を均一化して出射するフライアイレンズ７０およ
びフライアイレンズ７１と、フライアイレンズ７１を出
射した光が液晶パネル７５において適正な光学条件で照
射されるように光を集光するコンデンサレンズ７２およ
びコンデンサレンズ７３とを備えている。各光源部１０
０Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂと、ダイクロイックプリズム
６９との間には、それぞれ各光源部１００Ｒ，１００
Ｇ，１００Ｂから発せられた光を略平行光にして出射す
るレンズ６８Ｒ，６８Ｇ，６８Ｂが設けられている。ダ
イクロイックプリズム６９、フライアイレンズ７０，７
１およびコンデンサレンズ７２，７３は、光軸Ｏ1A上に
配置されている。

【００４６】この画像表示装置は、更に、光軸Ｏ1Aに直
交する光軸Ｏ2Aとの交点付近に配置された偏光ビームス
プリッタ７４と、光軸Ｏ2A上に配置された投射レンズ７
６およびスクリーン７７とを備えている。なお、本実施
の形態に係る画像表示装置における光学系は、光学系の
横倍率と角倍率との関係を示すラグランジュヘルムホル
ツの法則に従った構成となっており、各光源部１００
Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから発せられた各色光を液晶パ
ネル７５に高効率で照射可能となっている。

【００４７】ダイクロイックプリズム６９は、立方体形
状となっている。緑用光源部１００Ｇは、ダイクロイッ
クプリズム６９の一つの面６９Ｇに対向するように配設
されている。赤用光源部１００Ｒは、ダイクロイックプ
リズム６９における面６９Ｇと直交する他の面６９Ｒに
対向するように配設されている。青用光源部１００Ｂ
は、ダイクロイックプリズム６９における面６９Ｒと平
行な他の面６９Ｂに対向するように配設されている。各
光源部１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから発せられた各
色光は、ダイクロイックプリズム６９によって合成さ
れ、面６９Ｇに平行な他の面６９Ａから出射される。

【００４８】各光源部１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ
は、図１および図２に示した光源を本装置に適用したも
のであり、それぞれ液晶パネル７５に照射されるＲ，
Ｇ，Ｂ色光を発する発光部としての赤色発光ダイオード
６５Ｒ，緑色発光ダイオード６５Ｇ，青色発光ダイオー
ド６５Ｂと、各発光ダイオード６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂ
の直後（光の照射側）に設けられると共に、各発光ダイ
オード６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂから発せられた光のう
ち、少なくとも５割よりも多い光が液晶パネル７５で必
要とされる所定の偏光光（例えば、Ｓ偏光）として出射
されるよう光の偏光方向の変換を行う偏光変換素子６６
Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂと、各偏光変換素子６６Ｒ，６６
Ｇ，６６Ｂの光の出射側に設けられると共に、各偏光変
換素子６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂからの出射光の出射効率
を高めるための集光レンズ６７Ｒ，６７Ｇ，６７Ｂとを
有している。各発光ダイオード６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂ
は、それぞれ各色の発光ダイオードを同一面上に複数個
配置している。各発光ダイオード６５Ｒ，６５Ｇ，６５
Ｂは、それぞれ独立に輝度の調整が可能となっている。
偏光変換素子６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂは、位相差板２６
を含むと共に、反射型偏光部材２２および輝度上昇部材
３２の両方を用いた構成（図２）であってもよいし、輝
度上昇部材３２を用いない構成（図１）であってもよ
い。

【００４９】フライアイレンズ７０およびフライアイレ
ンズ７１は、互いに共役な位置関係に対向配置され、テ
レセントリック光学系を構成している。また、コンデン
サレンズ７２およびコンデンサレンズ７３も、互いに共
役な位置関係に対向配置され、テレセントリック光学系
を構成している。

【００５０】偏光ビームスプリッタ７４は、コンデンサ
レンズ７３からの出射光が入射する面７４Ａと、液晶パ
ネル７５において反射されると共に、画像信号に応じて
変調された各色光が入射する面７４Ｂとを有している。
偏光ビームスプリッタ７４は、また、光軸Ｏ1Aに対して
ほぼ４５度の角度をなす偏光分離面７４Ｃを有してい
る。この偏光分離面７４Ｃは、例えば、コンデンサレン
ズ７３から出射され、面７４Ａ側に入射した光束のうち
のＳ偏光成分のみを、反射光７４Ｓとして光軸Ｏ1Aとほ
ぼ直交する直角方向（光軸Ｏ2Aとほぼ平行な方向）に反
射して面７４Ｂから出射すると共に、Ｐ偏光成分を透過
光７４Ｐとしてそのまま透過させるようになっている。
偏光分離面７４Ｃは、また、面７４Ｂ側に入射した液晶
パネル７５からの反射光のうちのＰ偏光成分のみを、透
過光７５Ｐとして面７４Ｄから出射させるようになって
いる。この偏光ビームスプリッタ７４の面７４Ｄから出
射した透過光７５Ｐは、投射レンズ７６によって、スク
リーン７７上に投射され、画像が形成される。

【００５１】液晶パネル７５の構成は、図５に示した液
晶パネル６０と同様である。また、本実施の形態におけ
る画像表示装置の回路の主要部は、図６に示した回路構
成と同様である。

【００５２】次に、上記のような構成の画像表示装置の
作用について説明する。

【００５３】各光源部１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの
各発光ダイオード６５Ｒ，６５Ｇ，６５Ｂから出射され
た各色光は、各偏光変換素子６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂに
よる偏光変換作用を受けて、例えばＳ偏光の割合が増大
させられ、例えば全光量の７割程度がＳ偏光となる。こ
のＳ偏光は、各偏光変換素子６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂの
直後の集光レンズ６７Ｒ，６７Ｇ，６７Ｂによって効率
よく前方に出射される。各光源部１００Ｒ，１００Ｇ，
１００Ｂからの出射光は、それぞれ６８Ｒ，６８Ｇ，６
８Ｂを透過することにより、略平行光にして出射され、
ダイクロイックプリズム６９に入射する。ダイクロイッ
クプリズム６９に入射した各色光は、ダイクロイックプ
リズム６９の作用により合成されて面６９Ａから出射
し、フライアイレンズ７０に入射する。フライアイレン
ズ７０に入射した光は、フライアイレンズ７０，７１に
よって照度分布が均一化され、フライアイレンズ７１か
ら出射する。フライアイレンズ７１からの出射光は、コ
ンデンサレンズ７２，７３を経て、面７４Ａから偏光ビ
ームスプリッタ７４に入射し、偏光分離面７４Ｃにおい
て、Ｐ偏光とＳ偏光に分離される。ここで、Ｐ偏光は、
透過光７４Ｐとなって偏光ビームスプリッタ７４をその
まま透過する。Ｓ偏光は、偏光分離面７４Ｃにおいて反
射されて反射光７４Ｓとなり、面７４Ｂから出射する。

【００５４】面７４Ｂから出射した反射光７４Ｓは、液
晶パネル７５に入射し、印加された画像信号に応じて光
変調を受けると共に、元の光路側に反射され、面７４Ｂ
から偏光ビームスプリッタ７４に入射する。偏光ビーム
スプリッタ７４に入射した光は、偏光分離面７４Ｃの作
用により、Ｐ偏光成分のみが、透過光７５Ｐとして面７
４Ｄから出射する。この偏光ビームスプリッタ７４の面
７４Ｄから出射した透過光７５Ｐは、投射レンズ７６に
よって、スクリーン７７上に投射され、画像が形成され
る。

【００５５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、液晶パネル７５に照射される光を供給する光源に、
発光部から発せられた光の多くを所定の方向に偏光（例
えば、Ｓ偏光）して出射するよう光の偏光方向の変換を
行う偏光変換素子を設けるようにしたので、光源の大出
力化や装置の大型化を招くことなく、液晶パネル７５ヘ
の照射光量を向上させることができる。これにより、ス
クリーン７７上での画像の輝度およびコントラストが向
上し、明るくコントラストの高い画像表示を行うことが
可能となる。

【００５６】なお、本実施の形態におけるその他の構
成、作用および効果は、上記第１の実施の形態と同様で
ある。

【００５７】［第３の実施の形態］次に、本発明の第３
の実施の形態について説明する。本実施の形態では、図
１および図２に示した画像表示装置用光源を使用した画
像表示装置の更に他の構成例について説明する。

【００５８】図８は、本実施の形態に係る画像表示装置
の概略を示す構成図である。この図に示した画像表示装
置は、３枚の反射型の液晶パネル８９Ｒ，８９Ｇ，８９
Ｂを用いた３板方式の反射型液晶プロジェクタとして構
成されたものである。この画像表示装置は、Ｒ色用の液
晶パネル８９Ｒ、Ｇ色用の液晶パネル８９ＧおよびＢ色
用の液晶パネル８９Ｂの各々に照射する各色光を含んだ
白色光を発する発光部としてのランプ８０と、ランプ８
０から発せられた光のうち、少なくとも５割よりも多い
光が各液晶パネル８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂで必要とされ
る所定の偏光光（例えば、Ｓ偏光）として出射されるよ
う光の偏光方向の変換を行う偏光変換素子８１とを有し
た光源部７９を備えている。ランプ８０は、例えば、ハ
ロゲンランプ、メタルハライドランプおよびキセノンラ
ンプ等によって構成されるものである。このランプ８０
は、発光体８０ａと、回転対称な凹面鏡８０ｂとを含ん
でいる。凹面鏡８０ｂとしてはできるだけ集光効率のよ
い形状のものがよく、例えば回転楕円面鏡や回転放物面
鏡等が用いられる。

【００５９】この画像表示装置は、また、光源部７９か
ら出射された光を略平行光にして出射するレンズ８２
と、このレンズ８２から出射された光の照度分布を均一
化して出射するフライアイレンズ８３およびフライアイ
レンズ８４と、フライアイレンズ８４を出射した光が各
液晶パネル８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂにおいて適当な大き
さに集光されるように光を集光する集光レンズ８５およ
び集光レンズ８６とを備えている。光源部７９、レンズ
８２、フライアイレンズ８３，８４および集光レンズ８
５，８６は、光軸Ｏ1B上に配置されている。

【００６０】この画像表示装置は、更に、光軸Ｏ1Bに直
交する光軸Ｏ2Bとの交点付近に配置された偏光ビームス
プリッタ８７と、光軸Ｏ2B上に配置されたダイクロイッ
クミラー８８Ｒ，８８Ｂ、投射レンズ９１およびスクリ
ーン９２とを備えている。

【００６１】光源部７９は、図１および図２に示した光
源を本装置に適用したものである。光源部７９の偏光変
換素子８１は、位相差板２６を含むと共に、反射型偏光
部材２２および輝度上昇部材３２の両方を用いた構成
（図２）であってもよいし、輝度上昇部材３２を用いな
い構成（図１）であってもよい。なお、この光源部７９
では、偏光変換素子８１の反射型偏光部材において反射
した光は、ランプ８０の凹面鏡８０ｂで反射することに
より、偏光変換素子８１側に戻される。偏光変換素子８
１の作用については、図１および図２に示した偏光変換
素子と同様である。

【００６２】フライアイレンズ８３およびフライアイレ
ンズ８４は、互いに共役な位置関係に対向配置され、テ
レセントリック光学系を構成している。また、コンデン
サレンズ８５およびコンデンサレンズ８６も、互いに共
役な位置関係に対向配置され、テレセントリック光学系
を構成している。

【００６３】偏光ビームスプリッタ８７は、集光レンズ
８６からの出射光が入射する面８７Ａと、液晶パネル８
９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂのそれぞれにおいて反射されると
共に、画像信号に応じて変調された各色の合成光９０が
入射する面８７Ｂとを有している。偏光ビームスプリッ
タ８７は、また、光軸Ｏ1Bに対してほぼ４５度の角度を
なす偏光分離面８７Ｃを有している。この偏光分離面８
７Ｃは、例えば、集光レンズ８６から出射され、面８７
Ａ側に入射した光束のうちのＳ偏光成分のみを、反射光
８７Ｓとして光軸Ｏ1Bとほぼ直交する直角方向（光軸Ｏ
2Bとほぼ平行な方向）に反射して面８７Ｂから出射する
と共に、Ｐ偏光成分を透過光８７Ｐとしてそのまま透過
させるようになっている。偏光分離面８７Ｃは、また、
面８７Ｂ側に入射した合成光９０のうちのＰ偏光成分の
みを、透過光９０Ｐとして面８７Ｄから出射させるよう
になっている。この偏光ビームスプリッタ８７の面８７
Ｄから出射した透過光９０Ｐは、投射レンズ９１によっ
て、スクリーン９２上に投射され、画像が形成される。

【００６４】ダイクロイックミラー８８Ｒは、偏光ビー
ムスプリッタ８７からの反射光８７Ｓに含まれるＲ色光
を選択的に反射して液晶パネル８９Ｒに入射させると共
に、液晶パネル８９Ｒにおいて反射されたＲ色光を反射
して偏光ビームスプリッタ８７側に入射させるようにな
っている。ダイクロイックミラー８８Ｂは、ダイクロイ
ックミラー８８Ｒを透過した光に含まれるＢ色光を選択
的に反射して液晶パネル８９Ｂに入射させると共に、液
晶パネル８９Ｂにおいて反射されたＢ色光を反射して偏
光ビームスプリッタ８７側に入射させるようになってい
る。ダイクロイックミラー８８Ｂは、また、Ｇ色光を透
過して液晶パネル８９Ｇに入射させると共に、液晶パネ
ル８９Ｇにおいて反射されたＧ色光を透過して偏光ビー
ムスプリッタ８側に入射させるようになっている。

【００６５】各液晶パネル８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂは、
光の透過率を制御可能な多数の画素を有している。液晶
パネル８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂとしては、例えば、ガラ
ス基板上やシリコン基板上に駆動電極または駆動用アク
ティブ素子を設けて、ＴＮモードの液晶、強誘電性液晶
または高分子分散型液晶等を駆動する反射型液晶表示素
子を使用することができる。また、液晶パネル８９Ｒ，
８９Ｇ，８９Ｂとして、光電導膜を介して光を照射する
ことで液晶の電圧を印加する反射型液晶表示素子を使用
してもよい。更に、液晶パネル８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂ
として、電界によって形状や状態が変化する構造を設け
たグレーティングライトバルブ等の反射型表示素子を用
いてもよい。

【００６６】また、図示しないが、本実施の形態におけ
る画像表示装置は、信号処理回路として、映像信号を入
力し、それぞれＲ色画像，Ｇ色画像，Ｂ色画像に対応す
るＲ用画像信号，Ｇ用画像信号，Ｂ用画像信号を生成す
る映像信号処理回路と、この映像信号処理回路によって
生成されたＲ用画像信号，Ｇ用画像信号，Ｂ用画像信号
を一時的に記録するための赤用画像メモリ、緑用画像メ
モリおよび青用画像メモリと、映像信号処理回路および
赤用画像メモリに接続され、赤用の液晶パネル８９Ｒを
駆動する赤用液晶パネル駆動回路と、映像信号処理回路
および緑用画像メモリに接続され、緑用の液晶パネル８
９Ｇを駆動する緑用液晶パネル駆動回路と、映像信号処
理回路および青用画像メモリに接続され、青用の液晶パ
ネル８９Ｂを駆動する青用液晶パネル駆動回路とを備え
ている。

【００６７】次に、上記のような構成の画像表示装置の
作用について説明する。

【００６８】光源部７９のランプ８０から出射された白
色光は、偏光変換素子８１による偏光変換作用を受け
て、例えばＳ偏光の割合が増大させられ、例えば全光量
の７割程度がＳ偏光となる。光源部７９からの出射光
は、レンズ８２を透過することにより、略平行光にして
出射され、フライアイレンズ８３に入射する。フライア
イレンズ８３に入射した光は、フライアイレンズ８３，
８４によって照度分布が均一化され、フライアイレンズ
８４から出射する。フライアイレンズ８４からの出射光
は、集光レンズ８５，８６を経て、面８７Ａから偏光ビ
ームスプリッタ８７に入射し、偏光分離面８７Ｃにおい
て、Ｐ偏光とＳ偏光に分離される。ここで、Ｐ偏光は、
透過光８７Ｐとなって偏光ビームスプリッタ８７をその
まま透過する。Ｓ偏光は、偏光分離面８７Ｃにおいて反
射されて反射光８７Ｓとなり、面８７Ｂから出射する。

【００６９】面８７Ｂから出射した反射光８７Ｓは、ダ
イクロイックミラー８８Ｒ、８８Ｂによって、Ｒ，Ｇ，
Ｂの各色光に分離される。分離された光のうち、Ｒ色光
は、液晶パネル８９Ｒに入射し、印加された画像信号に
応じて光変調を受けると共に、元の光路側に反射され
る。同様に、分離された光のうち、Ｇ色光およびＢ色光
は、それぞれ液晶パネル８９Ｇおよび液晶パネル８９Ｂ
に入射し、印加された画像信号に応じて光変調を受ける
と共に、それぞれ元の光路側に反射される。液晶パネル
８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂのそれぞれにおいて反射される
と共に、画像信号に応じて変調された各色光は、合成さ
れて面８７Ｂから偏光ビームスプリッタ８７に入射す
る。偏光ビームスプリッタ８７に入射した合成光９０
は、偏光分離面８７Ｃの作用により、Ｐ偏光成分のみ
が、透過光９０Ｐとして面８７Ｄから出射する。この偏
光ビームスプリッタ８７の面８７Ｄから出射した透過光
９０Ｐは、投射レンズ９１によって、スクリーン９２上
に投射され、画像を形成する。

【００７０】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、各液晶パネル８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂに照射される
光を供給する光源に、発光部から発せられた光の多くを
所定の方向に偏光（例えば、Ｓ偏光）して出射するよう
光の偏光方向の変換を行う偏光変換素子を設けるように
したので、光源の大出力化や装置の大型化を招くことな
く、各液晶パネル８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂヘの照射光量
を向上させることができる。このとき、例えば、発光部
から発せられた光の全光量のうち、７割程度をＳ偏光に
変換することが可能であり、各液晶パネル８９Ｒ，８９
Ｇ，８９Ｂヘの照射光量を６０％以上向上させることが
できる。これにより、スクリーン９２上での画像の輝度
およびコントラストが向上し、明るくコントラストの高
い画像表示を行うことが可能となる。

【００７１】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記各実
施の形態における偏光ビームスプリッタは、偏光分離面
への入射角度がブリュースター角となる菱形キューブ形
状のものでもよいし、薄型化されたフィルム状のもので
も構わない。また、上記各実施の形態において、光路中
にミラー等を配設し、光学系を適宜折り曲げて装置を小
型化するようにしてもよい。更に、上記各実施の形態に
おいて、光源部からの光の照度を均一化する手段として
フライアイレンズではなくロット型インテグレータやバ
ンドルされたファイバ等を用いてもよい。

【００７２】また、例えば、図５に示したヘッドマウン
トディスプレイとして構成された画像表示装置を、投射
レンズ６１の後に配置されたスクリーン６２を用いるこ
となく、空間中に像を形成するようにした空間像型の装
置として構成するようにしてもよい。

【００７３】また、図７に示した画像表示装置におい
て、例えば、各光源部１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂか
らの色光を合成する手段としては、ダイクロイックプリ
ズム６９に限らず、特定の波長成分の光を透過または反
射させるタイクロイックミラーやカラーフィルタ等を用
いてもよい。更に、図７に示した画像表示装置におい
て、各光源部１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの配置位置
は、図示した形態に限らず、色光の合成手段により各色
光が適切に合成され、且つ、液晶パネルに対してラグラ
ンジュヘルムホルツの法則が保たれてるような位置であ
れば、他の形態であってもよい。また更に、各光源部１
００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂにおける発光手段は発光ダ
イオードに限らず、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色のレーザを用いても
よい。

【００７４】更に、図８に示した画像表示装置におい
て、例えば、白色光を各色光に分離するための手段は、
ダイクロイックミラー８８Ｒ，８８Ｂに限らず、カラー
フィルタやダイクロイックプリズム等を用いてもよい。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし７
のいずれか１に記載の画像表示装置用光源または請求項
８記載の画像表示装置によれば、光変調手段に照射され
る光を発する発光手段の直後に、発光手段から発せられ
た光のうち、少なくとも５割よりも多い光を所定の方向
に偏光して出射するよう光の偏光方向の変換を行う偏光
変換手段を設けるようにしたので、大出力化や大型化を
招くことなく、光変調手段ヘの照射光量を向上させ、明
るくコントラストの高い画像表示を行うことが可能とな
るという効果を奏する。

【００７６】特に、請求項４記載の画像表示装置用光源
によれば、請求項２記載の画像表示装置用光源におい
て、反射型偏光部材と発光手段との間に、入射した光に
対して位相差を生じさせる位相差板を設けるようにした
ので、発光手段から発せられた光の偏光方向の変換をよ
り効率的に行うことができるという効果を奏する。

【００７７】特に、請求項５記載の画像表示装置用光源
によれば、請求項１記載の画像表示装置用光源におい
て、偏光変換手段の光出射側に、偏光変換手段からの出
射光の出射効率を高めるための集光レンズを設けるよう
にしたので、光変調手段へ照射する光の出射効率を高め
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置
用光源の一例を示す構成図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置
用光源の他の例を示す構成図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置
用光源による垂直方向の輝度分布をその比較例と共に示
す説明図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置
用光源による水平方向の輝度分布をその比較例と共に示
す説明図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置
の概略を示す構成図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置
の回路構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置
の概略を示す構成図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置
の概略を示す構成図である。

【図９】従来の画像表示装置の一例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

２０…偏光変換素子、２１…発光部、２２…反射型偏光
部材、２４…集光レンズ、２５…λ／４板、３２…輝度
上昇部材、５０，７９，１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ
…光源部、６０，７５，１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂ
…液晶パネル。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA10 EA14 EA15 EA16 HA13 HA17 HA18 HA20 HA24 HA25 HA28 JA05 JA17 MA02 MA06 2H091 FA08Z FA10Z FA11Z FA26Z FA29Z FA41Z FA45Z FA50Z LA16 LA17 MA02 MA07 2H099 AA12 BA09 CA01 CA07 CA11 DA09 5G435 BB12 CC01 CC12 DD06 DD07 DD13 EE22 FF05 FF15 GG02 GG04 GG23 GG26 GG27 GG28

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照射された光を反射すると共に、画像信
   号に応じた光変調を行う光変調手段と、この光変調手段
   からの反射光を投射する投射手段とを備えた画像表示装
   置に用いられる光源であって、 前記光変調手段に照射される光を発する発光手段と、 この発光手段の直後に設けられると共に、前記発光手段
   から発せられた光のうち、少なくとも５割よりも多い光
   が所定の方向に偏光して出射されるよう光の偏光方向の
   変換を行う偏光変換手段とを備えたことを特徴とする画
   像表示装置用光源。
2. 【請求項２】 前記偏光変換手段は、前記発光手段から
   発せられた光のうち、特定の偏光光以外の光を反射する
   フィルム状の反射型偏光部材を有することを特徴とする
   請求項１記載の画像表示装置用光源。
3. 【請求項３】 前記偏光変換手段は、更に、前記反射型
   偏光部材と前記発光手段との間に、前記発光手段から発
   せられた光の特定方向の輝度を上昇させるフィルム状の
   輝度上昇部材を有することを特徴とする請求項２記載の
   画像表示装置用光源。
4. 【請求項４】 前記偏光変換手段は、更に、前記反射型
   偏光部材と前記発光手段との間に、入射した光に対して
   位相差を生じさせる位相差板を有することを特徴とする
   請求項２記載の画像表示装置用光源。
5. 【請求項５】 前記偏光変換手段の光出射側に、前記偏
   光変換手段からの出射光の出射効率を高めるための集光
   レンズが設けられていることを特徴とする請求項１記載
   の画像表示装置用光源。
6. 【請求項６】 前記光変調手段に照射される光は偏光さ
   れた光であり、 前記偏光変換手段によって変換される光の偏光方向は、
   前記光変調手段に照射される光の偏光方向に一致してい
   ることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置用光
   源。
7. 【請求項７】 前記発光手段は、それぞれ異なる色光を
   発する複数の色光生成手段を有し、 前記偏光変換手段は、前記複数の色光生成手段のそれぞ
   れに対して設けられることを特徴とする請求項１記載の
   画像表示装置用光源。
8. 【請求項８】 照射された光を反射すると共に、画像信
   号に応じた光変調を行う光変調手段と、 この光変調手段に照射される光を発する発光手段と、 この発光手段の直後に設けられると共に、前記発光手段
   から発せられた光のうち、少なくとも５割よりも多い光
   が所定の方向に偏光して出射されるよう光の偏光方向の
   変換を行う偏光変換手段と、 前記光変調手段からの反射光を投射する投射手段とを備
   えたことを特徴とする画像表示装置。