JP2008033294A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白と黒とのコントラストの向上を図ることを可能とする投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】光源ユニット１０と、光源ユニット１０が発する光の光軸に対して略垂直な面を有しており、光源ユニット１０が発する光を変調する液晶パネル５０と、液晶パネル５０の一方の面に設けられた偏光板５２と、液晶パネル５０の他方の面に設けられた偏光板５３とを投写型映像表示装置１００が備えており、偏光板５２が透過する光の偏光方向が、偏光板５３が透過する光の偏光方向と略直交しており、光源ユニット１０が、十字形状の光を発する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源ユニットと、光源ユニットが発する光を変調する光変調素子とを備える投写型映像表示装置に関する。

従来、矩形又は丸形の光を発する光源と、光源が発する光を変調する光変調素子（以下、液晶パネル）と、液晶パネルから出射される光を拡大してスクリーン上に投写する投写レンズとを備えた投写型映像表示装置（例えば、液晶プロジェクタ）が広く知られている。

一般的に、光源が発する光では、光束の中心部がその周辺部よりも明るいため、光源が発する光がそのまま液晶パネルに照射されると、液晶パネルに照射される光の照度分布、すなわち、スクリーン上に照射される光の照度分布が不均一となる。

従って、上述した投写型映像表示装置は、アレイ状に微小レンズが配置された１対のフライアイレンズと、各微小レンズによって集光された光を液晶パネルの全体に集光するコンデンサレンズとをさらに備える。

これによって、各微小レンズによって集光される光がコンデンサレンズによって液晶パネルの全体に重畳され、スクリーン上に照射される光の照度分布が均一となり、色むらも最小化される（例えば、非特許文献１）。

一般的に、液晶パネルは、白と黒とのコントラストを得るために、一対の偏光板（入射側偏光板及び出射側偏光板）を有している。具体的には、各偏光板は、一の偏光方向の光を透過し、一の偏光方向に直交する他の偏光方向の光を透過しない特性を有している。また、一方の偏光板が透過する光の偏光方向（以下において、光透過偏光方向又は透過軸と称する）は、他方の偏光板が透過する光の偏光方向（以下において、光透過偏光方向又は透過軸と称する）と直交している。すなわち、一方の偏光板が透過しない光の偏光方向（以下において、光吸収偏光方向又は吸収軸と称する）は、他方の偏光板が透過しない光の偏光方向（以下において、光吸収偏光方向又は吸収軸と称する）と直交している。

ところで、液晶パネルの入射側偏光板に対して自然光（ランダム偏光）を入射させると、（原理的には）その半分の光が失われる。そこで、入射側偏光板よりも光源側にＰＢＳアレイ等を有する偏光変換手段を設けて、自然光の偏光方向を入射側偏光板の光透過偏光方向と一致させてから入射側偏光板に入射させることによって、光利用効率を向上させた液晶表示装置も知られている（例えば、特許文献１）。
小川、「光学−液晶プロジェクターの光学系」、日本光学会、２００２年、３２巻 特開２０００−１８０７９４号公報

しかしながら、上述した偏光変換手段によって入射側偏光板に入射する光の偏光方向を揃えたとしても、入射側偏光板に入射する光には、光軸に対して平行でない光などのように、入射側偏光板に斜め方向から入射する光が含まれる。このような光の存在は、白と黒とのコントラストの低減をもたらす。

具体的には、入射側偏光板に入射する光線の入射偏光板に対する射影ベクトルと入射偏光板の吸収軸とが形成する角度、その射影ベクトルと入射偏光板の透過軸（すなわち、出射偏光板の吸収軸）とが形成する角度が大きい場合には、クロスニコルの原理による消光が不十分となるため、上述した一対の偏光板を透過する光の透過率が上昇する。さらに、入射側偏光板に入射する光線と光軸（入射側偏光板の入射面に対する垂線）とが形成する角度（入射角度）が大きい場合には、一対の偏光板を透過する光の透過率が上昇することによって、白と黒とのコントラストが低下する。

また、非特許文献１に開示されているように、フライアイレンズを用いた光学系を採用した場合には、各フライアイレンズは、フライアイレンズの微小レンズによって集光される光を液晶パネルの全体に重畳させるように設けられているため、入射側偏光板の入射面には様々な方向から光が入射する。従って、一対の偏光板を透過する光の透過率の上昇に起因するコントラストの低下が顕著になる。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、白と黒とのコントラストの向上を図ることを可能とする投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一の特徴は、光源ユニット（光源ユニット１０）と、前記光源ユニットが発する光の光軸に対して略垂直な面である入射面（光入射面５１ａ）及び出射面（光出射面５１ｂ）を有しており、前記光源ユニットが発する光を変調する光変調素子（液晶パネル５０）と、前記光変調素子の前記入射面に設けられた第１偏光板（偏光板５２）と、前記光変調素子の前記出射面に設けられた第２偏光板（偏光板５３）とを投写型映像表示装置が備えており、前記第１偏光板が透過する光の偏光方向が、前記第２偏光板が透過する光の偏光方向と略直交又は略一致しており、前記光源ユニットが、十字形状の光を発することを要旨とする。

かかる特徴によれば、光源ユニットが、十字形状の光を発することにより、第１偏光板（又は、第２偏光板）に４５／１３５°成分の光が入射する最大入射角度を小さくすることができる。これによって、投写型映像表示装置は、白と黒とのコントラストの向上を図ることができる。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した一の特徴において、前記光源ユニットが発する光を集光する複数の微小レンズ（微小レンズ２１ａ）がアレイ状に配置されたフライアイレンズ（フライアイレンズ２１）と、前記複数の微小レンズによって集光された光の偏光方向を一の偏光方向に揃える偏光変換素子（偏光変換素子３０）と、前記偏光変換素子によって偏光方向が一の偏光方向に揃えられた光を前記光変調素子の前記入射面に集光する集光レンズ（コンデンサレンズ４０）とを投写型映像表示装置がさらに備えており、前記光源ユニットが、十字形状の光を前記集光レンズに照射することを要旨とする。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記光源ユニットが、光を発する光源（光源１１）と、前記光源が発する光を前記光変調素子側に反射するリフレクタ（リフレクタ１２）と、前記光源が発する光の光軸上において前記光源と前記光変調素子との間に配置されており、十字形状の光透過領域を有する十字マスク（十字マスク１３）とを備えており、前記リフレクタに対向する前記十字マスクの面が、光を反射する反射面によって構成されることを要旨とする。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記光源ユニットが、十字形状に配列された複数の固体光源（ＬＥＤ９１）であることを要旨とする。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記光源ユニットが、十字形状に光軸が位置する光を発することを要旨とする。

本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記光源ユニットが、前記第１偏光板が透過する光の偏光方向及び前記第２偏光板が透過する光の偏光方向に延びる十字形状の光を発することを要旨とする。

本発明によれば、白と黒とのコントラストの向上を図ることを可能とする投写型映像表示装置を提供することができる。

以下において、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［第１実施形態］
（投写型映像表示装置の構成）
以下において、本発明の第１実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す模式図である。

なお、図１に示す投写型映像表示装置１００は、本発明の第１実施形態を説明するための模式図であり、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムなどのように投写型映像表示装置１００が有する通常の構成については省略されている。また、投写型映像表示装置１００とは、プロジェクタやリアプロジェクションテレビなどである。

図１に示すように、投写型映像表示装置１００は、光源ユニット１０と、一対のフライアイレンズ（フライアイレンズ２１及びフライアイレンズ２２）と、偏光変換素子３０と、コンデンサレンズ４０と、液晶パネル５０と、投写レンズ６０とを有する。

光源ユニット１０は、光源１１と、リフレクタ１２と、十字マスク１３とを有する。光源１１は、丸形又は矩形の白色光を発する白色光源であり、例えば、ハロゲンランプなどである。リフレクタ１２は、光源１１が発する光を反射する反射板であり、コンデンサレンズ４０（液晶パネル５０）側に光源１１が発する光を反射する。

十字マスク１３は、光源１１が発する光の光軸上において光源１１とコンデンサレンズ４０（液晶パネル５０）との間に配置されており、十字形状の光透過領域を有するマスクである。具体的には、十字マスク１３は、非光透過性の部材によって構成されており、十字形状の空間を空けて配置される。また、光源ユニット１０のリフレクタ１２に対向する十字マスク１３の面は、リフレクタ１２側に光を反射する反射面によって構成されている。

また、光源ユニット１０が発する光のうち、十字マスク１３を通過した光は、後述する一対の偏光板（偏光板５２及び偏光板５３）が透過する光の偏光方向に延びる十字形状となる。

フライアイレンズ２１は、アレイ状に配置された複数の微小レンズ２１ａを有する。各微小レンズ２１ａは、偏光変換素子３０に光を集光する。

フライアイレンズ２２は、アレイ状に配置された複数の微小レンズ２２ａを有する。各微小レンズ２２ａは、偏光変換素子３０に光を集光する。なお、微小レンズ２２ａによって偏光変換素子３０に集光された光は、コンデンサレンズ４０によって液晶パネル５０の光入射面５１ａの全面に集光される。

偏光変換素子３０は、光源ユニット１０が発する光の偏光方向をＳ偏光に変換して、Ｓ偏光成分の光のみをコンデンサレンズ４０側に出射する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ；Ｐｏｌａｒｉｚａｔｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を水平方向及び垂直方向にアレイ化した光学素子である。具体的には、偏光変換素子３０は、ＰＢＳ面３１ａと、ＰＢＳ面３１ｂと、１／２λ位相差板３２とを有する。

ＰＢＳ面３１ａは、フライアイレンズ２１の微小レンズ２１ａによって集光された光のうち、Ｐ偏光成分の光を１／２λ位相差板３２側に透過するとともに、Ｓ偏光成分の光をＰＢＳ面３１ｂ側に反射する。ＰＢＳ面３１ｂは、ＰＢＳ面３１ａによって反射されたＳ偏光成分の光をコンデンサレンズ４０側に反射する。１／２λ位相差板３２は、ＰＢＳ面３１ａを透過したＰ偏光成分の光の偏光方向を９０°変換して、Ｓ偏光成分の光としてコンデンサレンズ４０側に出射する。

このように、偏光変換素子３０は、光源ユニット１０が発する光の偏光方向を一の偏光方向に揃える。

コンデンサレンズ４０は、フライアイレンズ２２の微小レンズ２２ａによって集光される光を液晶パネル５０の光入射面５１ａの全面に集光する。すなわち、コンデンサレンズ４０は、偏光変換素子３０によって偏光方向が一の偏光方向に揃えられた光を液晶パネル５０の光入射面５１ａの全面に集光する。

すなわち、フライアイレンズ２２の各微小レンズ２２ａによって集光される光がコンデンサレンズ４０によって液晶パネル５０の光入射面５１ａの全面に重畳されるため、液晶パネル５０の光入射面５１ａ上におけるユニフォーミティや色むらなどの特性が向上する。

液晶パネル５０は、光源ユニット１０が発する光、すなわち、コンデンサレンズ４０によって集光される光を変調する光変調素子である。具体的には、液晶パネル５０は、光源ユニット１０が発する光の光軸に対して略垂直であり、光が入射する面である光入射面５１ａと、光源ユニット１０が発する光の光軸に対して略垂直であり、光が出射する面である光出射面５１ｂとを有している。また、光入射面５１ａには、偏光板５２が設けられており、光出射面５１ｂには、偏光板５３が設けられている。

偏光板５２及び偏光板５３は、一の偏光方向の光を透過するとともに、他の偏光方向の光を透過しない機能を有している。また、偏光板５２が透過する光の偏光方向は、偏光板５３が透過する光の偏光方向と略直交する。例えば、偏光板５２がＰ偏光成分の光を透過する場合（すなわち、Ｓ偏光成分の光を透過しない場合）には、偏光板５３は、Ｓ偏光成分の光を透過する（すなわち、Ｐ偏光成分の光を透過しない）。

このように、偏光板５２が透過する光の偏光方向と偏光板５３が透過する光の偏光方向とが略直交しているため、偏光板５２及び偏光板５３は、液晶パネル５０に電圧が加えられていなければ、光源ユニット１０が発する光を透過しない。従って、液晶パネル５０は、白と黒とのコントラストを生成することができる。

投写レンズ６０は、液晶パネル５０から出射される光をスクリーン（不図示）上に拡大する。

（光源ユニットの構成）
以下において、本発明の第１実施形態に係る光源ユニットの構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る光源ユニット１０の構成を示す図である。

図２に示すように、光源ユニット１０は、光源１１と、リフレクタ１２と、複数の十字マスク１３（十字マスク１３ａ〜十字マスク１３ｄ）とを有する。また、十字マスク１３ａ〜十字マスク１３ｄは、十字形状の空間（光透過領域１０ａ）を空けて配置されている。

なお、光源ユニット１０は、十字マスク１３ａ〜十字マスク１３ｄによって形成される光の十字形状は、光が拡がっていくに従って崩れていくが、第１実施形態では、少なくともコンデンサレンズ４０に光が達するまでは光の十字形状が保たれる。すなわち、光源ユニット１０とコンデンサレンズ４０との距離は、光の十字形状が保たれるように設定される。

（コントラストのメカニズム）
以下において、本発明の一実施形態に係るコントラストのメカニズムについて、図３〜図５を参照しながら説明する。

なお、コントラストが悪化する要因としては、以下に示すような要因が考えられる。具体的には、偏光板５２（入射側偏光板）に入射する光線の偏光板５２に対する射影ベクトルと偏光板５２（又は、偏光板５３）が透過する光の偏光方向（以下、光透過偏光方向）とが形成する角度が大きい場合には、クロスニコルの原理による消光が不十分となるため、上述した一対の偏光板を透過する光の透過率が上昇して、白と黒とのコントラストが悪化する。また、偏光板５２に入射する光線と光軸（偏光板５２の入射面に対する垂線）とが形成する角度（入射角度）が大きい場合にも、一対の偏光板を透過する光の透過率が上昇して、白と黒とのコントラストが悪化する。

図３〜図５では、偏光板５２に入射する光線の偏光板５２に対する射影ベクトルと偏光板５２（又は、偏光板５３）の光透過偏光方向とが形成する角度が最も大きい光、偏光板５２に入射する光線の投影ベクトルと偏光板５２（又は、偏光板５３）の光透過偏光方向とが形成する角度が４５°又は１３５°の成分（以下、４５／１３５°成分）の光について説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、４５／１３５°成分の光について説明するための図である。

図３（ａ）に示すように、本実施形態において、コンデンサレンズ４０の領域４５ａによって偏光板５２（又は、偏光板５３）の領域５５ａに照射される光の投影ベクトルは、偏光板５２／偏光板５３が透過する光の偏光方向と４５°又は１３５°の角度を有する４５／１３５°成分の光である。ここで、コンデンサレンズ４０と偏光板５２（又は、偏光板５３）とを仮想的に重ね合わせた場合に、４５／１３５°成分の光が描く軌跡の最大長は長さＤ_１である。

一方、図３（ｂ）に示すように、光源ユニットが発する光が丸形又は矩形である従来技術において、コンデンサレンズの領域４５ｂによって一対の偏光板の領域５５ｂに照射される光の投影ベクトルは、一対の偏光板が透過する光の偏光方向と４５°又は１３５°の角度を有する４５／１３５°成分の光である。ここで、コンデンサレンズと一対の偏光板とを仮想的に重ね合わせた場合に、４５／１３５°成分の光が描く軌跡の最大長は長さＤ_２である。

このように、第１実施形態では、光源ユニット１０が十字形状の光を発するため、コンデンサレンズ４０と偏光板５２（又は、偏光板５３）とを仮想的に重ね合わせた場合に、４５／１３５°成分の光が描く軌跡が従来技術よりも短くなる。

次に、コンデンサレンズによって液晶パネル（一対の偏光板）に集光される光のうち、４５／１３５°成分の光が液晶パネルに入射する入射角度について説明する。図４は、４５／１３５°成分の光が液晶パネルに入射する入射角度について説明するための図である。

図４に示すように、コンデンサレンズと一対の偏光板とを仮想的に重ね合わせた場合に、４５／１３５°成分の光が描く軌跡の最大長が長ければ長いほど、４５／１３５°成分の光が液晶パネルに入射する最大入射角度（θ）が大きくなる。具体的には、本発明の第１実施形態では、液晶パネル５０に入射する最大入射角度はθ_１であり、従来技術では、液晶パネルに入射する最大入射角度はθ_２（θ_２＞θ_１）である。

このように、第１実施形態では、光源ユニット１０が十字形状の光を発するため、液晶パネル５０に入射する最大入射角度θ_１が従来技術よりも小さくなる。

最後に、液晶パネルに入射する光の入射方向と一対の偏光板が透過する光の偏光方向とが形成する角度が０°又は９０°の成分（以下、０／９０°成分）及び４５／１３５°成分の光が一対の偏光板を透過する透過率について説明する。図５は、０／９０°成分及び４５／１３５°成分の光を一対の偏光板が透過する透過率について説明するための図である。

なお、図５において、横軸は、０／９０°成分及び４５／１３５°成分の光が液晶パネル（一対の偏光板）に入射する入射角度を示しており、縦軸は、０／９０°成分及び４５／１３５°成分の光を一対の偏光板が透過する透過率を示している。また、図５は、偏光方向が揃えられた光を液晶パネル（一対の偏光板）に照射した場合において、入射角度と透過率との関係を示す図である。

図５に示すように、０／９０°成分の光については、入射角度が大きくなっても、透過率が低いままで維持される。一方で、４５／１３５°成分の光については、入射角度が一定値（約１０°）を超えると、透過率が上昇していく。

ここで、良好なコントラストを得るという観点から、一対の偏光板が透過する透過率は小さい方が好ましい。従って、４５／１３５°成分の光が液晶パネルに入射する入射角度は約１０°以下であることが好ましい。

本発明の第１実施形態では、図４に示したように、液晶パネル５０に入射する入射角度はθ_１を従来技術よりも小さくすることが可能であるため、従来技術よりもコントラストが向上する。

（偏光方向のメカニズム）
以下において、本発明の第１実施形態に係るコンデンサレンズ４０に入射する光の偏光方向のメカニズムについて、図面を参照しながら説明する。図６及び図７は、本発明の第１実施形態に係るコンデンサレンズ４０に入射する光の偏光方向のメカニズムについて説明するための図である。

図６に示すように、コンデンサレンズ４０には、光源ユニット１０が発する十字形状の光（光透過領域１０ａを透過した光）が照射される。また、上述したように、コンデンサレンズ４０に照射される光の偏光方向は、偏光変換素子３０によって一の偏光方向に揃えられている。

図７（ａ）に示すように、コンデンサレンズ４０の領域ａに照射される光は、一の偏光方向を有する光Ｌ_１であり、領域ａに入射する入射光と領域ａで反射する反射光とによって定められる面である反射面はＲ_１である。ここで、コンデンサレンズ４０の領域ａに入射する光Ｌ_１は、反射面Ｒ_１と平行であるＰ偏光成分の光であるため、領域ａをそのまま透過する。

次に、図７（ｂ）に示すように、コンデンサレンズ４０の領域ｂに照射される光は、一の偏光方向を有する光Ｌ_２であり、領域ｂに入射する入射光と領域ｂで反射する反射光とによって定められる面である反射面はＲ_２である。ここで、コンデンサレンズ４０の領域ｂに入射する光Ｌ_２は、反射面Ｒ_２と直交するＳ偏光成分の光であるため、減衰して領域ｂから出射されるが、その偏光方向は変わらない。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示したように、本発明の第１実施形態では、コンデンサレンズ４０に十字形状の光が照射されるため、コンデンサレンズ４０から出射される光の偏光方向は揃ったままである。

一方で、従来技術のように、コンデンサレンズの領域ｃに光源ユニットが発する光が照射される場合には、領域ｃに入射する光は、図７（ａ）及び図７（ｂ）と同様に、一の偏光方向を有する光Ｌ_３である。一方、コンデンサレンズが曲率を有しているため、領域ｃに入射する入射光と領域ｃで反射する反射光とによって定められる面である反射面はＲ_３である。

ここで、コンデンサレンズの領域ｃに入射する光Ｌ_３は、反射面Ｒ_３と平行なＰ偏光成分の光Ｐ_３と、反射面Ｒ_３と直交するＳ偏光成分の光Ｓ_３とに分解して考えることができる。この場合に、Ｐ偏光成分の光Ｐ_３は領域ｃをそのまま透過するが、Ｓ偏光成分の光Ｓ_３は、減衰して領域ｃから出射される光Ｓ’_３となる。従って、コンデンサレンズの領域ｃから出射される光Ｌ’_３は、Ｐ偏光成分の光Ｐ_３とＳ偏光成分の光Ｓ’_３との合計となり、領域ｃから出射される光Ｌ’_３の偏光方向は、領域ｃに入射する光Ｌ_３の偏光方向と異なる方向となる。

このように、従来技術では、偏光変換素子によって偏光方向が揃えられても、コンデンサレンズで偏光方向が変わってしまうため、液晶パネルに照射される光の偏光方向が揃わずに、コントラストが悪化することが想定される。

（投写型映像表示装置の一例）
以下において、本発明の第１実施形態に係る投写型映像表示装置の一例について、図面を参照しながら説明する。図８は、本発明の第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の一例を示す模式図である。なお、図８では、３板式の投写型映像表示装置について例示するが、これに限定されるものではないことに留意すべきである。

図８に示すように、投写型映像表示装置１００は、光源ユニット１０と、フライアイレンズ２１と、フライアイレンズ２２と、偏光変換素子３０と、コンデンサレンズ４０と、複数の液晶パネル５０（液晶パネル５０ｒ、液晶パネル５０ｇ及び液晶パネル５０ｂ）と、投写レンズ６０とに加えて、ミラー７１〜ミラー７６及びダイクロイックプリズム８０を有する。

ミラー７１は、光源ユニット１０が発する光の全てを反射する折り返しミラーである。ミラー７２は、赤色の光のみを透過して、緑色及び青色の光を反射するダイクロイックミラーである。ミラー７３は、ミラー７２を透過した赤色の光を反射する折り返しミラーである。ミラー７４は、ミラー７２で反射された青色のみを透過して、ミラー７２で反射された緑色を反射するダイクロイックミラーである。ミラー７５は、ミラー７４を透過した青色の光を反射する折り返しミラーである。ミラー７６は、ミラー７５で反射された青色の光を反射する折り返しミラーである。ダイクロイックプリズム８０は、各液晶パネル５０（液晶パネル５０ｒ、液晶パネル５０ｇ、液晶パネル５０ｂ）を透過した光を合成して、合成された光を投写レンズ６０側に出射する。

このように、図１で示した構成を様々な投写型映像表示装置に適用することが可能である。

なお、本明細書では、偏光板（偏光板５２及び偏光板５３）は、位相差板を含むものとして定義される。従って、偏光板と位相差板とを独立した構成として考えた場合には、偏光板５２及び偏光板５３が透過する光の偏光方向（透過軸）が一致する場合もあるが、本明細書では、偏光板と位相差板とを独立の構成として考えるべきではない点に留意すべきである。

（作用及び効果）
本発明の第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００によれば、光源ユニット１０が十字形状の光を発することにより、４５／１３５°成分の光が液晶パネル５０（偏光板５２又は偏光板５３）に入射する最大入射角度を小さくすることができる。これによって、投写型映像表示装置１００は、白と黒とのコントラストの向上を図ることができる。

また、本発明の第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００によれば、光源ユニット１０が十字形状の光をコンデンサレンズ４０に照射することにより、偏光変換素子３０（ＰＢＳ）によって揃えられた偏光方向がコンデンサレンズ４０の曲率に起因して変わってしまうことを抑制することができる。これによって、投写型映像表示装置１００は、白と黒とのコントラストの向上を図ることができる。

さらに、本発明の第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００によれば、光源ユニット１０のリフレクタ１２に対向する十字マスク１３の面が反射面によって構成されていることにより、十字マスク１３を設けることに起因して生じる輝度低下を抑制することができる。

［第２実施形態］
以下において、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、上述した第１実施形態と第２実施形態との相違点を主として説明する。

具体的には、上述した第１実施形態において、光源ユニット１０は、光源１１、リフレクタ１２及び十字マスク１３によって構成されるが、第２実施形態において、光源ユニットは、十字形状に配列された固体光源（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＤｉｏｄｅやＬＤ；Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）によって構成される。

（光源ユニットの構成）
以下において、本発明の第２実施形態に係る光源ユニットの構成について、図面を参照しながら説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係る光源ユニット９０の構成を示す図である。図９に示すように、光源ユニット９０は、複数のＬＥＤ９１を有しており、各ＬＥＤ９１は、十字形状に配置されており、ある程度の指向性を有している。

また、複数のＬＥＤ９１は、一対の偏光板（偏光板５２及び偏光板５３）が透過する光の偏光方向に延びる十字形状で配置される。

（投写型映像表示装置の一例）
以下において、本発明の第２実施形態に係る投写型映像表示装置の一例について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本発明の第２実施形態に係る投写型映像表示装置１００の一例を示す模式図である。なお、図１０では、図８に示した構成と同様の構成については、同様の符号を付している。

図１０に示すように、投写型映像表示装置１００は、光源ユニット１０に代えて、光源ユニット９０を有している。光源ユニット９０は、上述した複数のＬＥＤ９１に加えて、レンズ９２と、レンズ９３とを有する。

レンズ９２及びレンズ９３は、ＬＥＤ９１が発する十字光をフライアイレンズ２１の入射面に結像するリレー系を構成する。すなわち、レンズ９２及びレンズ９３は、光源ユニット９０を物面として、フライアイレンズ２１の入射面上に像面を形成する。

［第３実施形態］
以下において、本発明の第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、上述した第１実施形態と第３実施形態との相違点を主として説明する。

具体的には、上述した第１実施形態において、光源ユニット１０は、十字形状の光を発するが、第３実施形態では、光源ユニットは、十字形状に光軸が位置する光を発する。

（光源ユニットの構成）
以下において、本発明の第３実施形態に係る光源ユニットの構成について、図面を参照しながら説明する。図１１は、本発明の第３実施形態に係る光源ユニット１１０の構成を示す図である。

図１１に示すように、光源ユニット１１０は、複数の光源１１１ａ〜光源１１１ｄと、リフレクタ１１２ａ〜リフレクタ１１２ｄとを有している。また、各光源（光源１１１ａ〜光源１１１ｄ）の光軸は、一対の偏光板（偏光板５２及び偏光板５３）が透過する光の偏光方向に延びる十字形状に位置している。

このように、各光源（光源１１１ａ〜光源１１１ｄ）の光軸が十字形状に位置していると、十字形状の光の光量が他の領域の光量よりも大きくなるため、投写型映像表示装置１００に本発明を効果的に適用することが可能である。

［第４実施形態］
以下において、本発明の第４実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、光源ユニットのバリエーションについて、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）を参照しながら説明する。

図１２（ａ）に示すように、光源ユニット２１０は、５つのランプ光源２１１（ランプ光源２１１ａ〜ランプ光源２１１ｅ）によって構成されてもよい。ランプ光源２１１ａは、光源ユニット２１０の中央に設けられている。ランプ光源２１１ｂ及びランプ光源２１１ｃは、ランプ光源２１１ａの上下に設けられている。ランプ光源２１１ｄ及びランプ光源２１１ｅは、ランプ光源２１１ａの左右に設けられている。

図１２（ｂ）に示すように、光源ユニット２２０は、ランプ光源２２１と、複数の固体光源群（固体光源群２２２ａ〜固体光源群２２２ｄ）によって構成されてもよい。ランプ光源２２１は、光源ユニット２２０の中央に設けられている。固体光源群２２２ａ及び固体光源群２２２ｂは、複数の固体光源によって構成されており、ランプ光源２２１から上下方向に向けて設けられている。固体光源群２２２ｃ及び固体光源群２２２ｄは、複数の固体光源によって構成されており、ランプ光源２２１から左右方向に向けて設けられている。

図１２（ｃ）に示すように、光源ユニット２３０は、複数のランプ光源２３１（ランプ光源２３１ａ〜ランプ光源２３１ｄ）と、固体光源群２３２によって構成されてもよい。ランプ光源２３１ａ及びランプ光源２３１ｂは、固体光源群２３２の上下に設けられている。ランプ光源２３１ｃ及びランプ光源２３１ｄは、固体光源群２３２の左右に設けられている。固体光源群２３２は、複数の固体光源によって構成されており、光源ユニット２２０の中央に設けられている。

なお、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）において、固体光源群は、単数の固体光源によって構成されていてもよい。

ここで、ランプ光源と固体光源とが組み合わされた光源ユニットにおいて、光源ユニットの外側に設けられた光源が発する光の広がり度は、光源ユニットの中央に設けられた光源が発する光の広がり度よりも小さいことが好ましい。これによって、光源ユニットが発する十字形状の光が崩れにくい。

なお、光源が発する光の広がり度は、例えば、Ｅｔｅｎｄｕｅ＝２πｓ（１−ｃｏｓθ）によって表される。但し、“π”は、光源を中心とする球体の半径であり、“ｓ”は、光源の発光面積である。“２π（１−ｃｏｓθ）”は、光源が発する光の立体角である。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上述した第１実施形態及び第２実施形態（図８及び図１０）では、投写型映像表示装置１００は、３板式の投写型映像表示装置であるが、これに限定されるものではなく、単板式の投写型映像表示装置であってもよい。

また、上述した第１実施形態では、光透過領域１０ａは、複数の十字マスク１３（十字マスク１３ａ〜十字マスク１３ｄ）が十字形状の空間を空けて配置されることによって形成されるが、これに限定されるものではない。例えば、光透過領域１０ａは、一枚の十字マスク１３によって形成されてもよい。また、光透過領域１０ａは、一枚のガラス板に反射ミラーを貼り付けることによって形成されてもよい。

さらに、上述した実施形態では、液晶パネル５０は、透過型の液晶パネルであるが、これに限定されるものではない。具体的には、液晶パネル５０は、反射型の液晶パネルであってもよい。

上述した第２実施形態では、固体光源としてＬＥＤを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。具体的には、固体光源としてＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を用いてもよい。

本発明の第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る光源ユニット１０の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態及び従来技術に係る４５／１３５°成分の光について説明するための図である。 本発明の第１実施形態及び従来技術に係る４５／１３５°成分の光が液晶パネルに入射する入射角度について説明するための図である。 本発明の第１実施形態及び従来技術に係る０／９０°成分及び４５／１３５°成分の光を一対の偏光板が透過する透過率について説明するための図である。 本発明の第１実施形態及び従来技術に係るコンデンサレンズに入射する光の偏光方向のメカニズムについて説明するための図である（その１）。 本発明の第１実施形態及び従来技術に係るコンデンサレンズに入射する光の偏光方向のメカニズムについて説明するための図である（その２）。 本発明の第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の一例を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る光源ユニット９０の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る投写型映像表示装置１００の一例を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係る光源ユニット１１０の構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る光源ユニットの一例を示す図である。

符号の説明

１１・・・光源、１２・・・リフレクタ、１３・・・十字マスク、２１・・・フライアイレンズ、２１ａ・・・微小レンズ、２２・・・フライアイレンズ、２２ａ・・・微小レンズ、３０・・・偏光変換素子、３１ａ・・・ＰＢＳ面、３１ｂ・・・ＰＢＳ面、３２・・・１／２λ位相差板、４０・・・コンデンサレンズ、５０・・・液晶パネル、５２・・・偏光板、５３・・・偏光板、６０・・・投写レンズ、７１〜７６・・・ミラー、８０・・・ダイクロイックプリズム、９０・・・光源ユニット、９１・・・ＬＥＤ、９２・・・レンズ、９３・・・レンズ、１００・・・投写型映像表示装置、１１０・・・光源ユニット、１１１・・・光源、１１２・・・リフレクタ、２１０・・・光源ユニット、２１１・・・ランプ光源、２２０・・・光源ユニット、２２１・・・ランプ光源、２２２・・・固体光源群、２３０・・・光源ユニット、２３１・・・ランプ光源、２３２・・・固体光源群

Claims (6)

1. 光源ユニットと、前記光源ユニットが発する光の光軸に対して略垂直な面である入射面及び出射面を有しており、前記光源ユニットが発する光を変調する光変調素子と、前記光変調素子の前記入射面に設けられた第１偏光板と、前記光変調素子の前記出射面に設けられた第２偏光板とを備えた投写型映像表示装置であって、
   前記第１偏光板が透過する光の偏光方向は、前記第２偏光板が透過する光の偏光方向と略直交又は略一致しており、
   前記光源ユニットは、十字形状の光を発することを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 前記光源ユニットが発する光を集光する複数の微小レンズがアレイ状に配置されたフライアイレンズと、
   前記複数の微小レンズによって集光された光の偏光方向を一の偏光方向に揃える偏光変換素子と、
   前記偏光変換素子によって偏光方向が一の偏光方向に揃えられた光を前記光変調素子の前記入射面に集光する集光レンズとをさらに備え、
   前記光源ユニットは、十字形状の光を前記集光レンズに照射することを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
3. 前記光源ユニットは、
   光を発する光源と、
   前記光源が発する光を前記光変調素子側に反射するリフレクタと、
   前記光源が発する光の光軸上において前記光源と前記光変調素子との間に配置されており、十字形状の光透過領域を有する十字マスクとを備え、
   前記リフレクタに対向する前記十字マスクの面は、光を反射する反射面によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
4. 前記光源ユニットは、十字形状に配列された複数の固体光源であることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
5. 前記光源ユニットは、十字形状に光軸が位置する光を発することを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
6. 前記光源ユニットは、前記第１偏光板が透過する光の偏光方向及び前記第２偏光板が透過する光の偏光方向に延びる十字形状の光を発することを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。

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