JP2001264727A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶プロジェクタ装置において、黒色の浮き
の発生によるコントラストの低下を抑制するとともに、
偏光変換素子のような複雑かつ高価な光学素子を用いる
ことなく光源からの出射光の利用効率を高める。 【解決手段】 照明光学系２に、光源１からの出射光の
うちの一方の振動方向の直線偏光を通過させもう一方の
振動方向の直線偏光を反射する偏光子７と、偏光子７で
反射された直線偏光を、偏光子７を通過した直線偏光の
偏光子７からの出射方向と略等しい方向に反射する光学
素子８と、光学素子８で反射された直線偏光が入射され
る移相子９と、偏光子７を通過した直線偏光及び移相子
９から出射した直線偏光が入射される、第１のレンズア
レイ１０と、レンズアレイ１０のレンズの焦点位置の近
傍に配置された、第２のレンズアレイ１１とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルを空間
光変調素子として用いた投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像をスクリーンに拡大投影することに
より大画面を実現する投射型表示装置が、屋内外用の大
画面の画像表示装置として普及している。この投射型表
示装置は、ＣＲＴの蛍光面からの出射光をスクリーンに
投射するもの（ＣＲＴプロジェクタ装置）と、光源から
の出射光を空間光変調素子で変調してスクリーンに投射
するものとに大別されるが、後者では、液晶パネルを空
間光変調素子として用いるもの（液晶プロジェクタ装
置）が主流になっている。

【０００３】図１３は、従来の液晶プロジェクタ装置の
光学系の構成例を示す。放電ランプを用いた光源５１か
ら出射した光（非偏光）が、光源からの出射光を液晶パ
ネルに導く光学系である照明光学系５２（マイクロレン
ズアレイ５５，５６及び集光レンズ５７）を経て、ＴＮ
（ツイストネマティック）液晶を用いた透過型の液晶パ
ネル５３に入射する。液晶パネル５３では、この入射光
のうちの一方の振動方向の直線偏光のみが、表面の偏光
板（偏光子）を経て液晶層を通過する。この直線偏光
は、映像信号のレベルに応じて液晶パネル５３に印加さ
れる駆動電圧によって変調され（振動方向が最大９０゜
回転し）、液晶パネル５３の反対側の表面の偏光板（検
光子）で検光される。こうして液晶パネル５３を透過し
た光が、液晶パネルからの出射光をスクリーンに導く光
学系である投射光学系（図ではそのうちの投射レンズ５
４のみを示している）を経てスクリーン（図示略）に投
射される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】液晶プロジェクタ装置
には、ＣＲＴプロジェクタ装置と比較して、小型・軽量
な装置で大画面を実現できるという利点や、光源や照明
光学系を液晶パネルとは独立して設けるのでそれらの改
良による高輝度化が容易であるという利点がある。

【０００５】しかし、その反面、従来の液晶プロジェク
タ装置には、黒色の浮きが発生するのでコントラストが
低いという欠点や、光源からの出射光の利用効率が悪い
という欠点があった。

【０００６】黒色の浮きが発生する原因は、液晶パネル
の電極基板上の配向膜にもたせたプレチルト角（配向膜
と液晶分子とのなす角度）にある。液晶パネルでは、入
射した直線偏光の振動方向を液晶層内で回転させない
（または９０゜回転させる）ときにも、このプレチルト
角の存在により、入射した直線偏光が楕円偏光になって
しまうことがある。低輝度部分でこの現象が起きると、
楕円偏光が部分的に検光子を通過して投射レンズに入射
してしまうので、黒色の浮きが発生してコントラストが
低下する。

【０００７】そして、液晶プロジェクタ装置では、より
明るい画像を表示することを目的として、照明光学系の
Ｆナンバを小さくすることにより光源からの光の液晶パ
ネルへの入射角を大きくする傾向にあるが、この入射角
が大きくなるにつれて、プレチルトを原因とするコント
ラストの低下の度合いは顕著になることが知られてい
る。図１４は、このコントラストの低下の度合いと液晶
パネルへの入射角との関係（「コントラスト視野角特
性」と呼ぶことにする）を例示したものである。液晶パ
ネルのパネル面に平行な方向での光の入射方向φにかか
わらず、入射角θが大きくなるほどコントラストＣＲが
低くなっている。ただし、同一の入射角θの値に対する
コントラストＣＲの値は入射方向φによって異なってお
り、全ての入射方向φに亘ってコントラストＣＲの値が
等しい入射角θの値を結んだ線（「等コントラスト線」
と呼ぶことにする）は、縦横比が概ね１：２程度の楕円
形や長方形に近似した形状をしている。

【０００８】他方、光源からの出射光の利用効率が悪い
原因は、光源からの出射光が非偏光のまま液晶パネルに
入射するので、入射光のうちの一方の振動方向の直線偏
光のみしか液晶層を通過しないことにある。

【０００９】これに対し、近年、非偏光を直線偏光に変
換する光学素子である偏光変換素子を用いることによ
り、光源からの出射光を、液晶パネルの表面の偏光子を
通過する直線偏光に変換することも行われるようになっ
ている。

【００１０】図１５は、図１３の液晶プロジェクタ装置
の液晶パネル５３の表面の偏光子が例えばＰ偏光を通過
させるものである場合に、照明光学系５２に偏光変換素
子を設けた例を示す。

【００１１】この偏光変換素子６１は、多数の小さなプ
リズム６２をマイクロレンズアレイ５６の各レンズ５６
ａに対応させて貼り合わせたものであり、その貼り合わ
せ面には、レンズ５６ａの中央部からの出射光のうちＰ
偏光を通過させてＳ偏光を反射するＰＢＳ（偏光ビーム
スプリッタ）面６２ａと、ＰＢＳ面６２ａで反射された
Ｓ偏光を集光レンズ５７に向けて反射する反射面６２ｂ
とが交互に形成されている。プリズム６２のうち、反射
面６２ｂで反射されたＳ偏光が出射する面には、１／２
波長板６３が貼られている。また、プリズム６２のう
ち、レンズ５６ａの周辺部からの出射光が入射する面に
は、遮光板６４が貼られている。

【００１２】各レンズ５６ａの中央部からの出射光のう
ち、Ｐ偏光はそのまま集光レンズ５７に入射し、Ｓ偏光
はＰＢＳ面４６ａ，ＰＢＳ面で反射された後１／２波長
板６３でＰ偏光にされて集光レンズ５７に入射する。し
たがって、各レンズ５６ａの中央部からの出射光（非偏
光）が、Ｐ偏光に変換されて液晶パネル５３に入射す
る。

【００１３】また、各レンズ５６ａの周辺部からの出射
光は遮光板６４で遮られるので液晶パネル５３に入射し
ないが、この周辺部からの出射光量はごく僅かである。

【００１４】これにより、光源１から出射した非偏光の
大部分が、Ｐ偏光に変換されて液晶パネル５３に入射す
るので、光源５１からの出射光の利用効率が高まって、
より明るい画像がスクリーンに表示される。

【００１５】しかし、この偏光変換素子は、多数の小さ
なプリズムをＰＢＳ面を形成して貼り合わせることによ
って製造されるものなので、構成が複雑であるとともに
高価である。したがって、偏光変換素子を用いると、液
晶プロジェクタ装置自体の光学系の複雑化とコスト高と
を招いてしまう。

【００１６】本発明は、上述の点に鑑み、液晶プロジェ
クタ装置において、黒色の浮きの発生によるコントラス
トの低下を抑制することや、偏光変換素子のような複雑
かつ高価な光学素子を用いることなく光源からの出射光
の利用効率を高めることを課題としてなされたものであ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本出願人は、入射光を変調して出射する液晶パネル
と、光源からの出射光をこの液晶パネルに入射させる照
明光学系と、この液晶パネルからの出射光をスクリーン
に導く投射光学系とを有する投射型表示装置（すなわち
液晶プロジェクタ装置）において、照明光学系に、光源
からの出射光のうちの一方の振動方向の直線偏光を通過
させもう一方の振動方向の直線偏光を反射する偏光子
と、この偏光子で反射された直線偏光を、この偏光子を
通過した直線偏光のこの偏光子からの出射方向と略等し
い方向に反射する光学素子と、この光学素子で反射され
た直線偏光が入射される移相子と、この偏光子を通過し
た直線偏光及びこの移相子から出射した直線偏光が入射
される、複数のレンズを有する第１のレンズアレイと、
この第１のレンズアレイのレンズの略焦点位置に配置さ
れた、複数のレンズを有する第２のレンズアレイと、前
記第２のレンズアレイからの出射光を集光する集光レン
ズとを備えたものを提案する。

【００１８】この液晶プロジェクタ装置では、光源から
の出射光のうち、一方の振動方向の直線偏光は、偏光子
をそのまま通過する。他方、光源からの出射光のうち、
もう一方の振動方向の直線偏光は、偏光子で反射され、
偏光子を通過した直線偏光の偏光子からの出射方向と略
等しい方向に光学素子で反射された後、移相子で振動方
向を回転される（すなわち偏光子を通過した直線偏光と
同じ振動方向の直線偏光成分を含むようになる）。その
結果、光源から出射した非偏光が、一方の振動方向の直
線偏光成分を多く含む光に変換される。

【００１９】このように、偏光子，光を反射する光学素
子，移相子という３つの光学素子だけの組み合わせによ
り、光源からの出射光が、一方の振動方向の直線偏光成
分を多く含む光に変換される。これにより、複雑かつ高
価な光学素子である偏光変換素子を用いる場合のような
光学系の複雑化やコスト高を招くことなく、光源からの
出射光の利用効率が高まって、より明るい画像がスクリ
ーンに表示される。

【００２０】また、この液晶プロジェクタ装置では、偏
光子及び移相子の両方から光が出射するので、第１のレ
ンズアレイには、一方向（偏光子と移相子とが並んだ方
向）に広がった断面形状の光束が入射する。したがっ
て、第１のレンズアレイのレンズの略焦点位置に配置さ
れた第２のレンズアレイにもこの一方向に広がった断面
形状の光束が入射するので、第２のレンズアレイからも
この一方向に広がった断面形状の光束が出射する。

【００２１】ここで、この照明光学系のように２つのレ
ンズアレイと集光レンズとを順に配置した光学系では、
２番目のレンズアレイの位置は光学系の瞳位置の近傍に
なる（２番目のレンズアレイよりも僅かに集光レンズ寄
りの位置が瞳位置になる）。したがって、この液晶プロ
ジェクタ装置では、第２のレンズアレイは照明光学系の
瞳位置の近傍に位置している。

【００２２】そして、光学系の瞳位置を通過する光束の
断面形状と、結像位置でのその光の角度分布とには、光
学系の瞳位置において任意の断面形状で光束を通過させ
ると、結像位置でのその光の角度分布がその断面形状と
相似形になるという関係がある。

【００２３】したがって、この液晶プロジェクタ装置で
は、照明光学系の瞳位置の近傍に位置する第２のレンズ
アレイから一方向に広がった断面形状の光束が出射する
ので、液晶パネルに入射（結像）する光の角度分布も、
一方向に広がった形状（すなわち、光源からの出射光そ
のままの断面形状の光束が第２のレンズアレイから出射
する場合よりも、図１４に示したような液晶パネルの等
コントラスト線に近い形状）になる。

【００２４】これにより、図１４に示したような液晶パ
ネルのコントラスト視野角特性から、コントラストを低
下させる度合いの大きい光の液晶パネルへの入射量が減
少するので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低
下が抑制される。

【００２５】なお、一例として、この偏光子を通過して
この偏光子から出射した直線偏光とこの移相子から出射
した直線偏光とを合わせた光束の断面の縦横比を、液晶
パネルの等コントラスト線の縦横比と略等しくするとと
もに、第１のレンズアレイの全てのレンズを合わせた形
状の縦横比と、第２のレンズアレイの全てのレンズを合
わせた形状の縦横比とを、それぞれこの等コントラスト
線の縦横比と略等しくすることが好適である。

【００２６】それにより、照明光学系の瞳位置の近傍に
位置する第２のレンズアレイから、液晶パネルの等コン
トラスト線と略等しい縦横比の断面形状の光束が出射す
るので、液晶パネルに入射する光の角度分布が、この等
コントラスト線に一層よく近似した形状になる。したが
って、黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が一
層よく抑制されるようになる。

【００２７】また、この移相子としては１／２波長板を
用いることが好適である。それにより、光源からの出射
光のうち偏光子，光学素子でそれぞれ反射された直線偏
光が、偏光子を通過した直線偏光と同じ振動方向の直線
偏光になるので、光源からの出射光が、全て同じ振動方
向の直線偏光に変換される。したがって、光源からの出
射光の利用効率がより一層高まって、より一層明るい画
像がスクリーンに表示されるようになる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図１は、本発明に係る液晶プロジェク
タ装置の構成例を示す。この液晶プロジェクタ装置の光
学系は、光源１と、照明光学系２と、空間光変調素子と
しての透過型の液晶パネル３と、投射光学系（図にはそ
のうちの投射レンズ４のみを示している）とに大別され
る。

【００２９】光源１は、放電ランプ５と、放電ランプ５
の光（非偏光）を一定方向に指向させる反射鏡６とで構
成されている。

【００３０】照明光学系２には、最も光源１寄りの位置
に、光源１からの出射光のうちＰ偏光を通過させＳ偏光
を反射するＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）７と、ＰＢ
Ｓ７で反射されたＳ偏光をＰＢＳ７からのＰ偏光の出射
方向と同じ方向に反射する反射鏡８と、反射鏡８で反射
されたＳ偏光が入射する１／２波長板９とが設けられて
いる。

【００３１】光源１からの出射光のうちのＰ偏光は、Ｐ
ＢＳ７をそのまま通過する。他方、光源１からの出射光
のうちのＳ偏光は、ＰＢＳ７で反射され、反射鏡８でＰ
ＢＳ７からのＰ偏光の出射方向と同じ方向に反射された
後、１／２波長板９でＰ偏光にされる。これにより、光
源１から出射した非偏光は、Ｐ偏光に変換されて、ＰＢ
Ｓ７及び１／２波長板９から同じ方向に出射する。

【００３２】ＰＢＳ７に対する反射鏡８及び１／２波長
板９の配置は、図２に示すように、ＰＢＳ７から出射し
たＰ偏光と１／２波長板９から出射したＰ偏光とを合わ
せた光束の断面形状が、液晶パネル３の等コントラスト
線（図１５に示したような楕円形や長方形に近似した形
状）の縦横比と略等しい縦横比（約１：２とする）の楕
円形になるように決定されている。

【００３３】図１に示すように、照明光学系２のうちＰ
ＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９よりも液晶パネル
３寄りの位置には、マイクロレンズアレイ１０，マイク
ロレンズアレイ１１，光シャッタ１２，集光レンズ１３
が順に設けられている。ＰＢＳ７から出射したＰ偏光と
１／２波長板９から出射したＰ偏光とは、マイクロレン
ズアレイ１０に入射する。

【００３４】マイクロレンズアレイ１０，１１は、それ
ぞれ小さな（例えば直径１〜５ｍｍ程度の）レンズ１０
ａ，１１ａを複数個アレイ状に配列したものである（図
では便宜上個々のレンズ１０ａ，１１ａを実際よりも大
きく描いている）。

【００３５】図２に示すように、全てのレンズ１０ａ，
１１ａを合わせた形状は、それぞれ縦横比約１：２（液
晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比）の長
方形になっている。マイクロレンズアレイ１０，１１
は、この長方形の長辺の方向を、ＰＢＳ７から出射した
Ｐ偏光と１／２波長板９から出射したＰ偏光とを合わせ
た光束の断面である略楕円形の長辺の方向と一致させて
それぞれ配置されている。

【００３６】マイクロレンズアレイ１０のレンズ１０ａ
の形状は、レンズ１０ａからの光が液晶パネル３のパネ
ル面上に集光されるようにするために、液晶パネル３の
パネル面と相似形の長方形になっている。

【００３７】マイクロレンズアレイ１１は、マイクロレ
ンズアレイ１０のレンズ１０ａの略焦点位置に配置され
ている。マイクロレンズアレイ１１のレンズ１１ａの形
状は、レンズ１０ａと一対一に対応して、対応するレン
ズ１０ａからの光をできるだけ多く入射できる形状にな
っている（図２では長方形になっているが、例えば円形
であってもよい）。

【００３８】ここで、この照明光学系２のように２つの
マイクロレンズアレイと集光レンズとを順に配置した光
学系では、２番目のマイクロレンズアレイの位置は光学
系の瞳位置の近傍になる（２番目のマイクロレンズアレ
イよりも僅かに集光レンズ寄りの位置が瞳位置にな
る）。したがって、この液晶プロジェクタ装置では、マ
イクロレンズアレイ１１は照明光学系２の瞳位置の近傍
に位置している。

【００３９】そして、光学系の瞳位置を通過する光束の
断面形状と、結像位置でのその光の角度分布とには、図
３に示すように、光学系の瞳位置において任意の断面形
状（例えば矩形や円形）で光束を通過させると、結像位
置でのその光の角度分布がその断面形状と相似形になる
という関係がある。

【００４０】光源１からの出射光の断面形状をＰＢＳ
７，反射鏡８及び１／２波長板９により縦横比約１：２
（液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比）
の略楕円形にし、且つ、マイクロレンズアレイ１０，１
１の全てのレンズ１０ａ，１１ａを合わせた形状をそれ
ぞれ縦横比約１：２の長方形にしたのは、照明光学系２
の瞳位置の近傍に位置するマイクロレンズアレイ１１か
ら液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比の
略楕円形の断面形状の光束を出射させることにより、こ
の図３の関係を利用して、液晶パネル３に入射（結像）
する光の角度分布を、液晶パネル３の等コントラスト線
に近似した形状にするためである。

【００４１】図１に示すように、マイクロレンズアレイ
１１の各レンズ１１ａから出射した光は、光シャッタ１
２に入射する。光シャッタ１２は、照明光学系２の瞳位
置（マイクロレンズアレイ１１よりも僅かに集光レンズ
１３寄りの位置）に配置されている。図４は、光シャッ
タ１２の構成例を示す。同図Ａに示すように、光シャッ
タ１２は、ＴＮ液晶を用いた透過型の液晶パネル（以下
「シャッタ用液晶パネル」と呼ぶ）２１と、シャッタ用
液晶パネル２１に駆動電圧を印加する液晶駆動回路２２
とで構成されている。

【００４２】シャッタ用液晶パネル２１は、透明な固定
パターン電極群２３と透明なコモン電極２４とで液晶層
２５を挟んだものである。シャッタ用液晶パネル２１の
両側の表面には、Ｐ偏光のみを通過させる偏光板（偏光
子，検光子）（図示略）が設けられている。

【００４３】固定パターン電極群２３は、図４Ｂに示す
ように、固定パターン電極２３ａを中心として、リング
状の固定パターン電極２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ
を互いに接するようにして同心に配列したものである。
各固定パターン電極２３ａ〜２３ｅの形状は、液晶パネ
ル３の等コントラスト線と略等しい形状（縦横比が概ね
１：２程度の楕円形や長方形に近似した形状）になって
いる。この形状の長辺の方向は、マイクロレンズアレイ
１０，１１の長方形の長辺の方向と一致している。

【００４４】シャッタ用液晶パネル２１は、マイクロレ
ンズアレイ１１からの出射光が、この固定パターン電極
２３ａ〜２３ｅの領域に入射するように配置されてい
る。全ての固定パターン電極２３ａ〜２３ｅを合わせた
面積は、この入射光の光束の断面積と略等しくなってい
る。また、各固定パターン電極２３ａ〜２３ｅの面積は
互いに略等しくなっている。パネル面上の固定パターン
電極２３ａ〜２３ｅの周辺の領域には、光を遮断する材
料が用いられている。

【００４５】液晶駆動回路２２には、この液晶プロジェ
クタ装置に外部から供給される映像信号Ｖｉｎに基づ
き、映像信号処理回路１４（図１）から制御信号が与え
られる。図５は、この映像信号処理回路１４の構成例を
示す。映像信号処理回路１４は、ピークレベル検出
回路３１，ゲインレベル算出回路３２及び映像信号振幅
変換回路３３で構成されている。ピークレベル検出回路
３１では、１フレーム分の時間（例えばＮＴＳＣ方式の
映像信号Ｖｉｎでは１／３０秒間）に入力される映像信
号Ｖｉｎ毎に、そのピークレベルＶｐが検出される。こ
のピークレベルＶｐは、スクリーンに投影される各フレ
ーム毎の画像の明るさの最大レベルに対応するものであ
る。

【００４６】ゲインレベル算出回路３２では、この１フ
レーム分の時間毎に、ピークレベル検出回路３１で検出
されたピークレベルＶｐと、基準レベルＶｍａｘとが比
較される。この基準レベルＶｍａｘは、この液晶プロジ
ェクタ装置に外部から供給される映像信号の予想される
最大レベルよりも低く（例えばこの最大レベルを１００
とすると８０程度に）設定されている。そしてゲインレ
ベル算出回路３２では、Ｖｐ≧Ｖｍａｘのとき、ゲイン
レベルＧｓ＝１に設定され、他方、Ｖｐ＜Ｖｍａｘのと
き、ゲインレベルＧｓ＝Ｖｐ／Ｖｍａｘ（すなわち０≦
Ｇｓ＜１）に設定される。したがって、映像信号Ｖｉｎ
のうちの高輝度部分（高輝度のフレームの部分）ではゲ
インレベルＧｓが１になり、他方、映像信号Ｖｉｎのう
ちの低輝度部分（低輝度のフレームの部分）ではゲイン
レベルＧｓがＶｐ／Ｖｍａｘになる。

【００４７】映像信号振幅変換回路３３では、映像信号
Ｖｉｎの全体のレベルを、ゲインレベル算出回路３２で
設定されたゲインレベルＧｓの逆数である１／Ｇｓ倍に
変換した映像信号Ｖｃが作成される。したがって、映像
信号Ｖｉｎのうちの高輝度部分では、映像信号Ｖｃは映
像信号Ｖｉｎそのままのレベルとなり、他方、映像信号
Ｖｉｎのうちの低輝度部分では、映像信号Ｖｃは映像信
号Ｖｉｎの全体のレベルをＶｍａｘ／Ｖｐ倍に増大させ
たものとなる。この映像信号Ｖｃは、液晶パネル３を駆
動する液晶駆動回路１５（図１）に送られる。

【００４８】図４の液晶駆動回路２２には、この映像信
号処理回路１４のゲインレベル算出回路３２で設定され
たゲインレベルＧｓを示す信号が、制御信号として与え
られる。液晶駆動回路２２では、このゲインレベルＧｓ
の値に応じて、次のような場合分けをして、シャッタ用
液晶パネル２１の固定パターン電極２３ａ〜２３ｅ及び
コモン電極２４に駆動電圧を印加する。

【００４９】（ａ）Ｇｓ＝１のとき、全ての固定パター
ン電極２３ａ〜２３ｅの部分で光を透過させるような
（すなわち光シャッタ１２での光の通過率が１００％に
なるような）駆動電圧を印加する。 （ｂ）０．７５≦Ｇｓ＜１のとき、固定パターン電極２
３ａ〜２３ｄの部分では光を透過させ、固定パターン電
極２３ｅの部分では光を透過させないような（すなわち
光シャッタ１２での光の通過率が８０％になるような）
駆動電圧を印加する。 （ｃ）０．５≦Ｇｓ＜０．７５のとき、固定パターン電
極２３ａ〜２３ｃの部分では光を透過させ、固定パター
ン電極２３ｄ及び２３ｅの部分では光を透過させないよ
うな（すなわち光シャッタ１２での光の通過率が６０％
になるような）駆動電圧を印加する。 （ｄ）０．２５≦Ｇｓ＜０．５のとき、固定パターン電
極２３ａ及び２３ｂの部分では光を透過させ、固定パタ
ーン電極２３ｃ〜２３ｅの部分では光を透過させないよ
うな（すなわち光シャッタ１２での光の通過率が４０％
になるような）駆動電圧を印加する。 （ｅ）０＜Ｇｓ＜０．２５のとき、固定パターン電極２
３ａの部分では光を透過させ、固定パターン電極２３ｂ
〜２３ｅの部分では光を透過させないような（すなわち
光シャッタ１２での光の通過率が２０％になるような）
駆動電圧を印加する。 （ｆ）Ｇｓ＝０のとき、全ての固定パターン電極２３ａ
〜２３ｅの部分で光を透過させないような（すなわち光
シャッタ１２での光の通過率が０％になるような）駆動
電圧を印加する。

【００５０】したがって、光シャッタ１２では、映像信
号Ｖｉｎのうちの高輝度部分では、入射光の通過率が１
００％になり（上記（ａ））、他方、映像信号Ｖｉｎの
うちの低い輝度部分では、輝度の低さに応じて、図６に
示すように入射光が周辺部分から順に遮断されることに
より、入射光の通過率が８０％，６０％，４０％，２０
％，０％と減少する（上記（ｂ）〜（ｆ））。

【００５１】そして、高輝度部分では、最も外側の固定
パターン電極２３ｅの輪郭形状を断面形状とする光束が
光シャッタ１２を通過する。また、低輝度部分では、輝
度の低さに応じて、固定パターン電極２３ｄ，２３ｃ，
２３ｂまたは２３ａの輪郭形状を断面形状とする光束
（すなわち、液晶パネル３の等コントラスト線と略等し
い形状を維持しつつ、輝度の低さに応じて面積が狭くな
る光束）が光シャッタ１２を通過する。

【００５２】このように、光シャッタ１２を照明光学系
２の瞳位置に配置するとともに、光シャッタ１２を通過
する光束の断面形状を液晶パネル３の等コントラスト線
と略等しい形状にしたのは、やはり、図３に示した瞳位
置での光束の断面形状と結像位置での光の角度分布との
関係を利用して、液晶パネル３に入射（結像）する光の
角度分布を、液晶パネル３の等コントラスト線と略等し
い形状にして、その角度分布を越える入射角では液晶パ
ネル３に光を入射させないようにするためである。

【００５３】また、映像信号Ｖｉｎの輝度の低さに応じ
て、光シャッタ１２を通過する光束を、液晶パネル３の
等コントラスト線と略等しい形状を維持しつつ面積が狭
くなるようにしたのは、輝度の低さに応じて、コントラ
ストを低下させる度合いの大きい入射角の光の順に（例
えば図１５ではＣＲ＝５，１０，２０，…の等コントラ
スト線に対応する入射角の光の順に）液晶パネル３に入
射させないようにするためである。

【００５４】図１に示すように、光シャッタ１２を通過
した光は、集光レンズ１３で空間的に重畳されて、液晶
パネル３に入射する。液晶パネル３は、ＴＮ液晶を用い
たアクティブマトリクス駆動方式のものであり、図１５
に示したようなコントラスト視野角特性を有している
（但し、図１５では等コントラスト線（縦横比が概ね
１：２程度の楕円形や長方形に近似した形状）の長辺の
方向が液晶パネルの底辺の方向と異なっているが、ここ
ではこの２つの方向が一致しているものとする）。

【００５５】液晶パネル３には、映像信号処理回路１４
（図５）で作成された映像信号Ｖｃのレベルに応じた駆
動電圧が、液晶駆動回路１５から印加される。したがっ
て、映像信号Ｖｉｎのうちの高輝度部分では、映像信号
Ｖｉｎそのままのレベルに応じた駆動電圧が液晶パネル
３に印加され、他方、映像信号Ｖｉｎのうちの低輝度部
分では、映像信号Ｖｉｎの全体のレベルをＶｍａｘ／Ｖ
ｐ倍に増大させたレベルに応じた駆動電圧が液晶パネル
３に印加される。

【００５６】液晶パネル３では、液晶パネル３への入射
光のうちのＰ偏光のみが、表面の偏光板（偏光子）を経
て液晶層を通過する。この直線偏光は、液晶駆動回路１
５から印加される駆動電圧によって変調され（振動方向
が最大９０゜回転し）、液晶パネル３の反対側の表面の
偏光板（検光子）で検光されることにより、図１４のよ
うな印加電圧−透過率特性で液晶パネル３を透過する。

【００５７】図１に示すように、液晶パネル３を透過し
た光は、投射レンズ４に入射してスクリーン（図示略）
に投射される。

【００５８】次に、この液晶プロジェクタ装置の動作を
説明する。光源１から光が出射すると、その出射光が、
ＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９により、Ｐ偏光
に変換され、且つ、縦横比約１：２（液晶パネル３の等
コントラスト線と略等しい縦横比）の略楕円形の断面形
状の光束にされて、マイクロレンズアレイ１０に入射す
る。

【００５９】このマイクロレンズアレイ１０への入射光
は、マイクロレンズアレイ１０のレンズ１０ａ（図２）
で集光されて、マイクロレンズアレイ１１の対応するレ
ンズ１１ａ（図２）に入射する。マイクロレンズアレイ
１０，１１の全てのレンズ１０ａ，１１ａを合わせた形
状がそれぞれ縦横比約１：２の長方形になっているの
で、マイクロレンズアレイ１１から出射する光束の断面
形状も縦横比約１：２の略楕円形になる。

【００６０】マイクロレンズアレイ１１からの出射光
は、光シャッタ１２に入射する。ここで、この液晶プロ
ジェクタ装置に外部から供給される映像信号Ｖｉｎのう
ちの高輝度部分では、映像信号処理回路１４（図５）に
よりゲインレベルＧｓ＝１に設定されるので、光シャッ
タ１２では光が全く遮断されない。したがって、光シャ
ッタ１２を通過する光束の断面形状は、シャッタ用液晶
パネル２１（図４）の最も外側の固定パターン電極２３
ｅの輪郭形状になる。

【００６１】その結果、液晶パネル３には、図７Ａに示
すように固定パターン電極２３ｅの輪郭形状と相似形の
角度分布（すなわち液晶パネル３の等コントラスト線と
略等しい形状の角度分布）で光が入射する。

【００６２】そして、この高輝度部分では、ゲインレベ
ルＧｓ＝１なので、映像信号処理回路１４で、映像信号
Ｖｉｎそのままのレベルの映像信号Ｖｃが作成される。
したがって、液晶パネル３には、映像信号Ｖｉｎそのま
まのレベルに応じた駆動電圧（図１４のような印加電圧
−透過率特性において高い透過率に対応した駆動電圧）
が、液晶駆動回路１５から印加される。

【００６３】他方、この映像信号Ｖｉｎのうちの低輝度
部分では、映像信号処理回路１４によりゲインレベルＧ
ｓ＝Ｖｐ／Ｖｍａｘに設定されるので、光シャッタ１２
を通過する光束の断面形状は、輝度の低さに応じて、シ
ャッタ用液晶パネル２１（図４）の固定パターン電極２
３ｄ，２３ｃ，２３ｂまたは２３ａの輪郭形状（液晶パ
ネル３の等コントラスト線と略等しい形状を維持しつ
つ、面積を狭くした形状）になる。

【００６４】その結果、液晶パネル３には、図７Ｂに示
すように固定パターン電極２３ｄ，２３ｃ，２３ｂまた
は２３ａの輪郭形状と相似形の角度分布（すなわち、液
晶パネル３の等コントラスト線と略等しい形状の角度分
布であるとともに、コントラストを低下させる度合いの
大きい入射角の光の順に液晶パネル３に入射しなくなる
ような角度分布）で光が入射する。その結果、輝度の低
さに応じて、コントラストを低下させる度合いの大きい
入射角の光の順に、液晶パネル３に入射しなくなる（す
なわちスクリーンに投射されなくなる）。

【００６５】そして、この低輝度部分では、ゲインレベ
ルＧｓ＝Ｖｐ／Ｖｍａｘなので、映像信号処理回路１４
で、映像信号Ｖｉｎの全体のレベルをＶｍａｘ／Ｖｐ倍
に増大させた映像信号Ｖｃが作成される。したがって、
液晶パネル３には、このＶｍａｘ／Ｖｐ倍に増大させた
レベルに応じた駆動電圧（やはり図１４のような印加電
圧−透過率特性において高い透過率に対応した駆動電
圧）が、液晶駆動回路１５から印加される。その結果、
やはり液晶パネル３の透過率が高くなる。

【００６６】このように、この液晶プロジェクタ装置で
は、ＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９という３つ
の光学素子だけの組み合わせにより、光源１からの出射
光がＰ偏光に変換される。したがって、例えば偏光変換
素子のような構成が複雑であるとともに高価な光学素子
を用いて光源１からの出射光をＰ偏光に変換する場合と
比較して、光学系の複雑化やコスト高を招くことなく、
光源１からの出射光の利用効率が高まって、より明るい
画像がスクリーンに表示される。

【００６７】しかも、この液晶プロジェクタ装置では、
映像信号Ｖｉｎのうちの低輝度部分で、コントラストを
低下させる度合いの大きい光の順に光シャッタ１２で遮
断されることによりスクリーンに投射されなくなるとと
もに、液晶パネル３の透過率が高くなる。

【００６８】これにより、低輝度部分でも、液晶パネル
３の印加電圧−透過率特性特性のうちの印加電圧の変化
に対する透過率の変化が緩やかである範囲を利用して、
輝度を細かく調整することができるようになっている
（すなわち低輝度部分の階調表現が改善されている）。

【００６９】そして、映像信号Ｖｉｎのうちの低輝度部
分では、マイクロレンズアレイ１１からの出射光が、液
晶パネル３の視野角特性に応じて、コントラストを低下
させる度合いの大きい光の順に、照明光学系２の瞳位置
に位置する光シャッタ１２で遮断される。

【００７０】これにより、低輝度部分では、コントラス
トを低下させる度合いの大きい光の順に液晶パネル３に
入射されなくなる（すなわちスクリーンに投射されなく
なる）ので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低
下が抑制されている。

【００７１】また、照明光学系２の瞳位置に光シャッタ
１２を配置しているので、図４に示したように液晶パネ
ル３の等コントラスト線に略等しい断面形状の光を通過
させるように光シャッタ１２を構成することにより、コ
ントラストを低下させる度合いの大きい光の順に光シャ
ッタ１２で遮断することが容易になっている。

【００７２】また、液晶パネル３から投射レンズ４を経
てスクリーンに投影される画像の明るさは、光シャッタ
１２での光の通過率と映像信号Ｖｉｎに対する映像信号
Ｖｃのレベルの増大率との積によって決定されるが、低
輝度部分では、Ｖｐ／Ｖｍａｘの値に応じた量の光が光
シャッタ１２で通過するとともに、映像信号Ｖｃのレベ
ルが映像信号ＶｉｎのレベルのＶｍａｘ／Ｖｐ倍になる
ので、スクリーンに投影される画像の明るさが、光シャ
ッタ１２で光を全く遮断しないとともに映像信号Ｖｃの
レベルを映像信号Ｖｉｎと同じにした場合の明るさから
ずれることが抑制されている。

【００７３】すなわち、ゲインレベルＧｓの値がちょう
ど０．８，０．６，０．４，０．２になる場合には、前
述の（ｂ）〜（ｅ）のようにそれぞれ光シャッタの通過
率が８０％，６０％，４０％，２０％になるとともに、
映像信号Ｖｃのレベルが映像信号Ｖｉｎのレベルの映像
信号Ｖｉｎのレベルのそれぞれ１／０．８，１／０．
６，１／０．４，１／０．２倍になることにより、この
通過率×レベルの増大率＝１となるので、スクリーンに
投影される画像の明るさが、光シャッタ１２で光を全く
遮断しないとともに映像信号Ｖｃのレベルを映像信号Ｖ
ｉｎと同じにした場合と同じになる。また、ゲインレベ
ルＧｓがそれ以外の値になる場合でも、この通過率×レ
ベルの増大率が１から大きくずれることはないので、ス
クリーンに投影される画像の明るさが、光シャッタ１２
で光を全く遮断しないとともに映像信号Ｖｃのレベルを
映像信号Ｖｉｎと同じにした場合の明るさからずれるこ
とが抑制されている。

【００７４】また、図４に示したように液晶パネルで光
を遮断するように光シャッタ１２を構成しているので、
機械的に動作する部品で光を遮断する場合よりも、光シ
ャッタ１２の高速動作が可能である。したがって、映像
信号Ｖｉｎのレベルの変化にすばやく応答して、光を遮
断するか否か、どの程度の量の光を遮断するかを切り換
えることができるようになっている。

【００７５】また、このシャッタ用液晶パネルとして、
複数の同心の固定パターン電極を有する液晶パネルを用
いているので、光シャッタ１２の構造や制御が簡単にな
っている。

【００７６】また、この液晶プロジェクタ装置では、Ｐ
ＢＳ７から出射したＰ偏光と１／２波長板９から出射し
たＰ偏光とを合わせた光束の断面形状を縦横比１：２
（液晶パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比）
の略楕円形にし、且つ、マイクロレンズアレイ１０，１
１の全てのレンズ１０ａ，１１ａを合わせた形状を縦横
比１：２の長方形にすることにより、照明光学系２の瞳
位置の近傍に位置するマイクロレンズアレイ１１から、
縦横比約１：２の略楕円形の断面形状（すなわち液晶パ
ネル３の等コントラスト線に近似した形状）の光束が出
射する。

【００７７】このように、マイクロレンズアレイ１１か
らの出射光の断面形状が液晶パネル３の等コントラスト
線に近似しているとともに、光シャッタ１２を通過する
光の断面形状もこの等コントラスト線と略等しくなって
いるので、光シャッタ１２の全ての固定パターン電極２
３ａ〜２３ｅの部分で光を透過させる場合（前述の
（ａ）の場合）には、マイクロレンズアレイ１１からの
出射光のほとんど全てが光シャッタ１２を通過する。し
たがって、この点からも、光の利用効率が高まって、明
るい画像がスクリーンに表示されるようになっている。

【００７８】なお、以上の例では、液晶パネル３の等コ
ントラスト線の長辺の方向が、液晶パネル３の底辺の方
向と一致しているものとして説明を行った。これに対
し、この２つの方向が異なっている場合には、マイクロ
レンズアレイ１０，１１の形状を変更するとともに、液
晶パネル３の配置を変更する必要がある。

【００７９】図８は、この場合のマイクロレンズアレイ
１０，１１の形状を示す。このマイクロレンズアレイ１
０，１１では、レンズ１０ａ，１１ａがマイクロレンズ
アレイ１０，１１の底辺１０ｂ，１１ｂに対してそれぞ
れ斜め方向に配列されており、全てのレンズ１０ａ，１
１ａを合わせた形状が、それぞれ縦横比約１：２（液晶
パネル３の等コントラスト線と略等しい縦横比）の略長
方形になっている。底辺１０ｂ，１１ｂの方向に対する
レンズ１０ａ，１１ａの配列方向の角度は、液晶パネル
３の底辺の方向に対する液晶パネル３の等コントラスト
線の長辺の方向の角度と一致した角度になっている。
（図でも便宜上個々のレンズ１０ａ，１１ａを大きく描
いているが、個々のレンズ１０ａ，１１ａは実際はこれ
よりもかなり小さいので、全てのレンズ１０ａ，１１ａ
を合わせた形状を略長方形にすることは容易である。ま
た、この場合にも、レンズ１１ａの形状はやはり円形で
あってもよい。）

【００８０】図９は、この場合の液晶パネル３の配置例
を示している。液晶パネル３は、等コントラスト線の長
辺の方向を、光シャッタ１２を通過する光束の断面形状
の長辺の方向と一致させるように、パネル面に平行な面
上で底辺３ａを傾けて配置されている。

【００８１】マイクロレンズアレイ１０，１１を図８の
ような形状にするとともに液晶パネル３を図９のように
配置することにより、液晶パネル３の等コントラスト線
の長辺の方向が液晶パネル３の底辺の方向と異なってい
る場合にも、液晶パネル３への入射光の角度分布が液晶
パネル３の等コントラスト線と略等しい形状になるとと
もに、マイクロレンズアレイ１０のレンズ１０ａからの
光が液晶パネル３に集光されるようになる。

【００８２】また、以上の例では、映像信号Ｖｉｎのう
ちの低輝度部分で、液晶駆動回路１５の制御により、マ
イクロレンズアレイ１１からの出射光をコントラストを
低下させる度合いの大きい光の順に光シャッタ１２で遮
断するとともに、液晶パネル３の透過率を高くしてい
る。しかし、別の例として、光シャッタ１２及び液晶駆
動回路１５を設けないようにしてもよい。

【００８３】図１０は、光シャッタ１２及び液晶駆動回
路１５を設けないようにした場合の液晶プロジェクタ装
置の構成例を示したものであり、図１と共通する部分に
は同一の符号を付している。

【００８４】この液晶プロジェクタ装置では、外部から
供給される映像信号Ｖｉｎが直接液晶駆動回路１５に送
られ、この映像信号Ｖｉｎそのままのレベルに応じた駆
動電圧が液晶駆動回路１５から液晶パネル３に印加され
る。

【００８５】また、この液晶プロジェクタ装置の照明光
学系１６では、マイクロレンズアレイ１１から出射され
た縦横比約１：２の略楕円形の断面形状の光束が、直接
集光レンズ１３に入射する。その結果、液晶パネル３へ
の入射光の角度分布は、図７Ｃに示すように、液晶パネ
ル３の等コントラスト線と略等しい縦横比の略楕円形に
なる。したがって、この液晶プロジェクタでも、図１４
に示したような液晶パネルのコントラスト視野角特性か
ら、やはりコントラストを低下させる度合いの大きい光
の液晶パネルへの入射量が減少するので、黒色の浮きの
発生によるコントラストの低下が抑制される。

【００８６】また、以上の例では、光源１からの出射光
の断面形状をＰＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９に
より縦横比約１：２（液晶パネル３の等コントラスト線
と略等しい縦横比）の略楕円形にし、且つ、マイクロレ
ンズアレイ１０，１１の全てのレンズ１０ａ，１１ａを
合わせた形状をそれぞれ縦横比約１：２の長方形にする
ことにより、マイクロレンズアレイ１１から、液晶パネ
ル３の等コントラスト線と略等しい縦横比の略楕円形の
断面形状の光束を出射させている。しかし、これに限ら
ず、光源１からの出射光の断面形状をそれほど厳密にＰ
ＢＳ７，反射鏡８及び１／２波長板９により液晶パネル
３の等コントラスト線と略等しい縦横比の略楕円形にし
なくてもよく、レンズ１０ａ，１１ａを合わせた形状も
それほど厳密に液晶パネル３の等コントラスト線と略等
しい縦横比の長方形にしなくてもよい。

【００８７】その場合にも、ＰＢＳ７及び１／２波長板
９の両方から光が出射するので、マイクロレンズアレイ
１０には、一方向（ＰＢＳ７と１／２波長板９とが並ん
だ方向）に広がった断面形状の光束が入射する。したが
って、マイクロレンズアレイ１０からマイクロレンズア
レイ１１にもこの一方向に広がった断面形状の光束が入
射するので、マイクロレンズアレイ１１からもこの一方
向に広がった断面形状の光束が出射する。その結果、液
晶パネル３に入射する光の角度分布も、一方向に広がっ
た形状（すなわち、光源１からの出射光そのままの断面
形状の光束がマイクロレンズアレイ１１から出射する場
合よりも、図１４に示したような液晶パネル３の等コン
トラスト線に近い形状）になる。

【００８８】これにより、図１４に示したような液晶パ
ネルのコントラスト視野角特性から、やはりコントラス
トを低下させる度合いの大きい光の液晶パネルへの入射
量が減少するので、黒色の浮きの発生によるコントラス
トの低下が抑制される。

【００８９】また、以上の例では、光源１からの出射光
をＰＢＳ７を用いてＰ偏光とＳ偏光とに分離している
が、Ｐ偏光を通過させるとともにＳ偏光を反射するＰＢ
Ｓ以外の偏光子（例えば偏光板）を用いて光源１からの
出射光をＰ偏光とＳ偏光とに分離してもよい。

【００９０】また、以上の例では、ＰＢＳ７，反射鏡８
で反射されたＳ偏光を１／２波長板９に入射させている
が、このＳ偏光を１／２波長板以外の移相子（すなわち
直線偏光の振動方向を９０度以外の角度だけ回転させる
もの）に入射させてもよい。その場合にも、このＳ偏光
がこの移相子で振動方向を回転される（すなわちＰ偏光
成分を含むようになる）ので、光源１から出射した非偏
光が、Ｐ偏光成分を多く含む光に変換される。したがっ
て、やはり光源からの出射光の利用効率が高まって、よ
り明るい画像がスクリーンに表示される。

【００９１】また、以上の例では、映像信号処理回路１
４により、液晶プロジェクタ装置に外部から供給される
映像信号Ｖｉｎのピークレベルを検出し、このピークレ
ベルが基準レベルよりも小さい場合に、光シャッタ１２
で光を遮断させるとともに、映像信号のレベルＶｉｎを
増大させて液晶パネル３を駆動させている。しかし、別
の例として、図１１に示すように、液晶プロジェクタ装
置の輝度調整用釦４１で輝度を下げる操作が行われたこ
とに基づき、その操作量に応じてゲインレベルＧｓ（０
≦Ｇｓ≦１）を設定するゲインレベル算出回路４２を設
け、このゲインレベルＧｓの値に応じて前述の（ａ）〜
（ｆ）のように光シャッタ１２で光を遮断するようにし
てもよい。

【００９２】それにより、輝度を下げるように輝度調整
用釦４１を操作した場合に、従来のように液晶パネル３
の透過率が低くなるように印加電圧（液晶駆動回路１５
から液晶パネル３に印加される駆動電圧）が変化する代
わりに、その操作量に応じて、コントラストを低下させ
る度合いの大きい光の順にスクリーンに投射されなくな
る。したがって、図１４の印加電圧−透過率特性特性の
うちの印加電圧の変化に対する透過率の変化が緩やかで
ある範囲を利用して、輝度を細かく調整することができ
るようになり（すなわち階調表現が改善され）、且つ、
黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が抑制され
る。

【００９３】また、以上の例では、シャッタ用液晶パネ
ル２１の固定パターン電極の数を５つにしているが、こ
の固定パターン電極の数を例えば３つや４つにしてもよ
く、あるいは６つ以上にしてもよい。この固定パターン
電極の数を６つ以上にした場合には、スクリーンに投影
される画像の明るさが、光シャッタ１２で光を全く遮断
しないとともに映像信号Ｖｃのレベルを映像信号Ｖｉｎ
と同じにした場合の明るさからずれることが、一層よく
抑制されるようになる。

【００９４】また、以上の例では、ＴＮ液晶を用いた液
晶パネルで光を遮断するように光シャッタ１２を構成し
ているが、別の例として、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）
を用いた液晶パネルで光を遮断するように光シャッタ１
２を構成してもよい。

【００９５】高分子分散液晶は、駆動電圧の非印加時に
は白濁になっており、駆動電圧を印加すると透明に変化
するものである。駆動電圧の非印加時には、図１２に示
すように、高分子分散液晶４３への入射光が、高分子分
散液晶４３から拡散されて出射する。したがって、高分
子分散液晶４３からの出射光のうち図１の集光レンズ１
３に入射する光の割合が少なくなるので、液晶パネル３
への入射光量が減少する（すなわち光シャッタ１２での
光の通過率が下がる）。他方、駆動電圧の印加時には、
高分子分散液晶４３からの出射光が拡散されることがな
いので、液晶パネル３への入射光量は減少しない。

【００９６】この高分子分散液晶を用いた液晶パネル
は、ＴＮ液晶を用いた液晶パネルと異なり、偏光子や検
光子が不要である。したがって、高分子分散液晶を用い
た液晶パネルで光シャッタ１２を構成すれば、偏光子や
検光子で光の吸収されることがないので、より明るい画
像がスクリーンに表示されるようになる。

【００９７】あるいはまた、液晶パネル以外で光を遮断
するように光シャッタ１２を構成してもよい。特に、図
１１の例のように輝度調整用釦４１の操作に応じて光シ
ャッタ１２で光を遮断する場合には、光シャッタ１２に
あまり高速動作が要求されないので、機械的に動作する
部品で光を遮断するように光シャッタ１２を構成しても
よい。

【００９８】また、以上の例では、照明光学系２の瞳位
置に光シャッタ１２を配置しているが、照明光学系２の
瞳位置の代わりに、投射光学系の瞳位置のほうに光シャ
ッタ１２を配置してもよい。そうした場合にも、液晶パ
ネル３に入射した光のうちの、光シャッタ１２を通過す
る光の断面形状と略相似形の角度分布を越える入射角の
光は、液晶パネル３から出射しても光シャッタ１２を通
過しなくなる（したがってスクリーンに投射されなくな
る）ので、照明光学系２の瞳位置に光シャッタ１２を配
置した場合と同様に、黒色の浮きの発生によるコントラ
ストの低下が抑制される。ただし、照明光学系２の瞳位
置に光シャッタ１２を配置するほうが、液晶パネル３へ
の入射光が減少するので、液晶パネル３の光による加熱
を防止することができる。

【００９９】あるいはまた、照明光学系２や投射光学系
のうちの瞳位置以外の位置に、液晶パネル３のコントラ
スト視野角特性に応じて、コントラストを低下させる度
合いの大きい光の順に遮断する光シャッタを設けてもよ
い。

【０１００】また、以上の例では、液晶パネル３のコン
トラスト視野角特性に応じて、コントラストを低下させ
る度合いの大きい光の順に遮断する光シャッタを設けて
いるが、液晶パネルへの入射角の大きい光の順に遮断す
る光シャッタを設けてもよい。例えば光シャッタ１２の
ように複数の固定パターン電極を同心に配列した液晶パ
ネルで光を遮断する光シャッタにおいて入射角の大きい
光の順に遮断するためには、固定パターン電極の形状を
円形にすればよい。そうした場合にも、この光シャッタ
で光を遮断させると、図１５のようなコントラスト視野
角特性から、コントラストを低下させる度合いの大きい
光のほうが、コントラストを低下させる度合いの小さい
光よりも多く遮断されるようになる。したがって、コン
トラストを低下させる度合いの大きい光のスクリーンへ
の投射量が、コントラストを低下させる度合いの小さい
光のスクリーンへの投射量よりも多く減少するので、や
はり黒色の浮きの発生によるコントラストの低下が抑制
される。

【０１０１】また、以上の例では、１フレーム分の時間
毎に映像信号処理回路１４で映像信号Ｖｉｎのピークレ
ベルＶｐを検出して基準レベルＶｐと比較しているが、
１フレーム分以外の所定時間毎に映像信号処理回路１４
でこの検出及び比較を行うようにしてもよい。

【０１０２】また、以上の例では、単板透過型液晶プロ
ジェクタ装置に本発明を適用しているが、３板透過型液
晶プロジェクタ装置や、単板反射型液晶プロジェクタ装
置や、３板反射型液晶プロジェクタ装置にも本発明を適
用してよい。

【０１０３】また、本発明は、以上の例に限らず、本発
明の要旨を逸脱することなく、その他様々の構成をとり
うることはもちろんである。

【０１０４】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る投射型表示
装置によれば、偏光子，光を反射する光学素子，移相子
という３つの光学素子だけの組み合わせにより、光源か
らの出射光のうちの一方の振動方向の直線偏光が増加す
るので、複雑かつ高価な光学素子である偏光変換素子を
用いる場合のような光学系の複雑化やコスト高を招くこ
となく、光源からの出射光の利用効率を高めて、より明
るい画像をスクリーンに表示できるという効果が得られ
る。

【０１０５】そして、照明光学系の瞳位置の近傍に位置
する第２のレンズアレイから一方向に広がった断面形状
の光束が出射することにより、液晶パネルに入射する光
の角度分布が液晶パネルの等コントラスト線に近い形状
になるので、黒色の浮きの発生によるコントラストの低
下を抑制できるという効果が得られる。

【０１０６】なお、偏光子を通過して偏光子から出射し
た直線偏光と移相子から出射した直線偏光とを合わせた
光束の断面の縦横比を、液晶パネルの等コントラスト線
の縦横比と略等しくするとともに、第１のレンズアレイ
の全てのレンズを合わせた形状の縦横比と、第２のレン
ズアレイの全てのレンズを合わせた形状の縦横比とを、
それぞれこの等コントラスト線の縦横比と略等しくすれ
ば、液晶パネルに入射する光の角度分布がこの等コント
ラスト線に一層よく近似した形状になるので、黒色の浮
きの発生によるコントラストの低下を一層よく抑制でき
るという効果が得られる。

【０１０７】また、移相子としては１／２波長板を用い
れば、光源からの出射光が全て同じ振動方向の直線偏光
に変換されるので、光源からの出射光の利用効率をより
一層高めて、より一層明るい画像をスクリーンに表示で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶プロジェクタ装置の構成例を示す
図である。

【図２】図１のＰＢＳの透過光及び１／２波長板９の出
射光と、図１のマイクロレンズアレイの形状及び配置と
を示す図である。

【図３】光学系の瞳位置を通過する光束の断面形状と結
像位置でのその光の角度分布との関係を示す図である。

【図４】図１の光シャッタの構成例を示す図である。

【図５】図１の映像信号処理回路の構成例を示す図であ
る。

【図６】図１の光シャッタでの入射光の遮断の様子を示
す図である。

【図７】図１の液晶パネルへの入射光の角度分布を示す
図である。

【図８】図１のマイクロレンズアレイの変更例を示す図
である。

【図９】図１の液晶パネルの配置の変更例を示す図であ
る。

【図１０】本発明の液晶プロジェクタ装置の別の構成例
を示す図である。

【図１１】本発明の液晶プロジェクタ装置の別の構成例
を示す図である。

【図１２】高分子分散液晶から電圧の非印加時に出射す
る光を示す図である。

【図１３】従来の液晶プロジェクタ装置の光学系の構成
例を示す例である。

【図１４】液晶パネルのコントラスト視野角特性を例示
する図である。

【図１５】従来の偏光変換素子の構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 光源、 ２ 照明光学系、 ３ 液晶パネル、 ３
ａ 液晶パネルの底辺、 ４ 投射レンズ、 ５ 放電
ランプ、 ６，８ 反射鏡、 ７ ＰＢＳ（偏光ビーム
スプリッタ）、 ９ １／２波長板、 １０，１１ マ
イクロレンズアレイ、 １０ａ，１１ａ マイクロレン
ズアレイのレンズ、 １２ 光シャッタ、 １３ 集光
レンズ、 １４ 映像信号処理回路、 １５，２２ 液
晶駆動回路、 ２１ シャッタ用液晶パネル、 ２３
固定パターン電極群、 ２３ａ〜２３ｅ 固定パターン
電極、 ２４ コモン電極、 ２５ 液晶層、 ３１
ピークレベル検出回路、 ３２，４２ ゲインレベル算
出回路、 ３３ 映像信号振幅変換回路、 ４１ 輝度
調整用釦、 ４３ 高分子分散液晶

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ Ｆターム(参考） 2H088 EA16 HA14 HA15 HA18 HA21 HA23 HA24 HA28 MA02 MA06 2H091 FA08X FA10X FA11X FA14Z FA21X FA26X FA29X FA34X FA41X LA15 LA17 LA18 MA07 5G435 AA00 AA03 BB12 BB15 BB17 CC09 DD04 EE25 FF03 FF05 FF07 FF12 FF15 GG02 GG23 GG28 GG46 LL15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を変調して出射する液晶パネル
   と、 光源からの出射光を前記液晶パネルに入射させる照明光
   学系と、 前記液晶パネルからの出射光をスクリーンに導く投射光
   学系とを有する投射型表示装置において、 前記照明光学系に、 前記光源からの出射光のうちの一方の振動方向の直線偏
   光を通過させもう一方の振動方向の直線偏光を反射する
   偏光子と、 前記偏光子で反射された直線偏光を、前記偏光子を通過
   した直線偏光の該偏光子からの出射方向と略等しい方向
   に反射する光学素子と、 前記光学素子で反射された直線偏光が入射される移相子
   と、 前記偏光子を通過した直線偏光及び前記移相子から出射
   した直線偏光が入射される、複数のレンズを有する第１
   のレンズアレイと、 前記第１のレンズアレイのレンズの略焦点位置に配置さ
   れた、複数のレンズを有する第２のレンズアレイと、 前記第２のレンズアレイからの出射光を集光する集光レ
   ンズとを備えたことを特徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の投射型表示装置におい
   て、 前記偏光子を通過して該偏光子から出射した直線偏光と
   前記移相子から出射した直線偏光とを合わせた光束の断
   面の縦横比が、前記液晶パネルの等コントラスト線の縦
   横比と略等しくなっており、 前記第１のレンズアレイの全てのレンズを合わせた形状
   の縦横比と、前記第２のレンズアレイの全てのレンズを
   合わせた形状の縦横比とが、それぞれ前記液晶パネルの
   等コントラスト線の縦横比と略等しくなっていることを
   特徴とする投射型表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の投射型表示装
   置において、 前記移相子は１／２波長板であることを特徴とする投射
   型表示装置。