JP2002303931A - 照明装置およびこれを用いたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】電気光学装置を照明する光強度すなわち光量を
瞬時に制御できる照明装置、また、該照明装置を用い
て、投写画像のコントラスト比を向上させ、高画質な投
写画像を表示できるプロジェクタを実現する。 【解決手段】光源１００と被照明領域９００との間に、
電界の印加に応じて散乱性を変化させる光散乱手段（Ｐ
ＤＬＣ素子２００）を配置した照明装置において、外部
情報に応じて前記光散乱手段から射出される光の角度分
布を変え、前記被照明領域に入射する照明光の強度を制
御する。また、照明装置と、外部画像情報に応じて光の
強度を変調する電気光学装置と、電気光学装置によって
変調された光を投写する投写光学系とを備えるプロジェ
クタにおいて、前記画像情報に応じて前記光散乱手段か
ら射出される光の角度分布を変化させて、電気光学装置
に入射する照明光の強度を制御すると共に、前記照明光
の制御に対応させて電気光学装置で表示する画像情報を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部からの情報に
よって照明効率を変化させることが可能な照明装置と、
それを用いて構成したプロジェクタに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶装置のような小型の電気光学
装置に表示した内容をスクリーン等に拡大投写するプロ
ジェクタが普及してきており、これに伴って、投写画像
の高画質化に対する要求が急速に強まってきている。プ
ロジェクタの高画質化を実現するためには、様々な表示
特性の改善が必要であり、中でもコントラスト比の向上
は重要である。

【０００３】近年のプロジェクタでは、高出力ランプの
搭載によって、投写画像が著しく明るくなってきている
が、反面、プロジェクタに使用される大部分の電気光学
装置は、光源からの光を強度変調する光シャッター型の
光学素子である。したがって、黒表示時に光が僅かに漏
れる、いわゆる「黒浮き」が増え、画質を損なうといっ
た問題が発生している。プロジェクタのコントラスト比
に関しては電気光学装置のコントラスト比が支配的であ
る。よって、より高性能なプロジェクタの実現に向け
て、電気光学装置のコントラスト比を向上するための努
力がなされている。しかしながら、そのコントラスト比
は400:1〜200:1程度と、高画質な投写画像を表示するに
は、未だ十分高い値とは言い難い水準に留まっている。

【０００４】そこで、電気光学装置のコントラスト比を
直接的に改善するのではなく、光源や投写系を工夫する
ことによって、投写画像のコントラスト比を高める技術
が考案されている。例えば、ランプに投入する電力量を
変えて、ランプから射出される光量を調節（調光）した
り、特開平１０−３０７３３２公報等に開示されている
ように投写光学系の内部に可変絞りを設けたりすること
によって、投写画像の輝度レベルを調節し、見かけ上の
コントラスト比を向上させるといったものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、キセノンラン
プなどの一部のランプを除いて、通常プロジェクタに使
用されるメタルハライドランプや超高圧水銀ランプ等大
部分のランプでは調光をリアルタイムで行うことができ
ず、投写画像の内容に応じてコントラスト比を瞬時に制
御することができないという問題がある。また、投写光
学系の内部に可変絞りを設けた構成では、投写画像の内
容（明暗情報）に係わりなく、電気光学装置には常に一
定強度の強い照明光が照射され続ける。したがって、仮
に暗い画像を表示する場合でも、電気光学装置に入射す
る照明光の光強度は弱まらず、耐光性が十分に高いとは
言い難い電気光学装置にあっては、その短寿命化を招き
やすい。さらに、電気光学装置を常に一定の能力で冷却
し続けなければならないため、冷却効率が悪いなどの問
題がある。

【０００６】そこで、本発明は上記の問題点を鑑みてな
されたもので、その目的とするところは、調光をリアル
タイムで行うことができないランプを用いた場合であっ
ても、電気光学装置を照明する光強度、すなわち光の量
を瞬時に制御できる照明装置を実現することにある。ま
た、そのような照明装置を用いて、投写画像の内容に応
じて照明光の光強度と電気光学装置の表示特性とを対応
させて制御することによって、投写画像のコントラスト
比を向上させ、高画質な投写画像を表示できるプロジェ
クタを実現することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１の照明装置は、光源と被照明領域と
の間に電界の印加に応じて散乱性を変化させる光散乱手
段を配置してなり、前記光散乱手段に印加する電界の制
御によって前記被照明領域に入射する照明光の強度を制
御可能としたことを特徴とする。

【０００８】第１の照明装置によれば、光源と被照明領
域との間に光散乱手段を備えているため、光散乱手段に
印加する電解の制御によって光散乱手段から射出される
光の角度分布を変え、所望の角度分布を有する照明光に
変換することで、被照明領域に入射する照明光量を制御
することができる。したがって、調光を瞬時に行うこと
ができないランプを用いた場合であっても、被照明領域
における明るさを瞬時に制御する照明装置を実現するこ
とができる。

【０００９】また、本発明の第２の照明装置は、光源
と、前記光源からの光を集光して光源像を形成する集光
素子と、前記光源像が形成される位置付近に配置された
光伝達手段と、を配置してなる照明装置であって、前記
光源と前記光伝達手段との間に、電界の印加に応じて散
乱性を変化させる光散乱手段を配置してなり前記光散乱
手段に印加する電界の制御によって、前記光伝達手段が
被照明領域に伝達する光の量を変化させて、前記被照明
領域に入射する照明光の強度を制御可能としたことを特
徴とする。

【００１０】第２の照明装置によっても、第１の照明装
置と同様の効果を実現できる。しかも、第２の照明装置
では、光源からの光を被照明領域に導く途中で光源像を
形成し、その光源像を疑似光源と見たてて被照明領域を
照明する過程を備えている。一般的に形成される光源像
の大きさは光の角度分布に影響され、また、光伝達手段
における光伝達効率は光源像の大きさを制御することで
制御可能である。したがって、光散乱手段に印加する電
界を制御することによって光散乱手段から射出される光
の角度分布を制御して、光源像の大きさを変え、さら
に、これによって光伝達手段が被照明領域に伝達する光
の量を変化させて、被照明領域に入射する照明光量を制
御することで、第１の照明装置に比べて、被照明領域に
おける明るさを精度良く、また、再現性良く制御するこ
とができる。

【００１１】第２の照明装置において、前記光伝達手段
に入射しない光を遮蔽する遮光手段を、備えることが望
ましい。

【００１２】遮光手段を備えることによって、光伝達手
段に入射しなかった光が被照明領域に到達するのを防止
できる。遮光手段は光を透過する光透過部と、光を遮る
遮光部とから構成できる。遮光手段は光伝達手段が配置
される位置付近に設けることが望ましいが、より光源側
の位置に設けても良い。

【００１３】第２の照明装置において、前記集光素子
は、前記光源からの光を複数の部分光に分割すると共に
集光して、複数の前記光源像を形成する光分割手段であ
って、前記光伝達手段は、前記複数の部分光を前記被照
明領域上で重畳する、という構成を備えることができ
る。

【００１４】上記の構成を備えることによって、被照明
領域において略均一な照度分布を得られると共に、その
ような照度分布を保ちつつ明るさを瞬時に制御する照明
装置を実現することができる。また、寸法形状が異なる
複数の光源像が形成され、それらの光源像と一対一で対
応するように光伝達手段を配設することができるので、
被照明領域における明るさを精度良く、また、再現性良
く制御することができる。さらに、各光源像の明るさ、
すなわち光源像を形成する光の量は、照明光軸から離れ
るに従って低下するため、この点に着目すれば、被照明
領域に入射する照明光の角度分布をある程度制御するこ
ともできる。

【００１５】ここで、前記光散乱手段は、前記光分割手
段の入射側或いは射出側の少なくとも一方の側に配置さ
れることが望ましい。

【００１６】光散乱手段は、光分割手段に入射する光、
或いは、光分割手段から射出された光の角度分布を制御
する光学素子であるから、光分割手段の入射側或いは射
出側の少なくとも一方の側に配置すれば良い。光散乱手
段の配置の自由度が高いため、照明装置を構成しやすい
特徴がある。また、光散乱手段と光分割手段とを光学的
に一体化すれば、両者の界面で生じる光損失を低減で
き、照明装置における光利用効率を向上できる。

【００１７】第２の照明装置において、前記光分割手段
は、前記被照明領域と略相似形の形状を有する複数の集
光素子を備えて構成される集光素子アレイによって、ま
た、前記光伝達手段は、複数の伝達レンズを備えて構成
されるレンズアレイによって、構成することができる。

【００１８】レンズアレイは、比較的薄いレンズを平面
的に配置することで実現できる。また、集光素子アレイ
は、比較的薄いレンズを平面的に配置したレンズアレイ
や、比較的薄い曲面ミラーを平面的に配置したミラーア
レイによって実現できる。これらの光学要素は一体成型
などで容易に形成することが可能であるため、照明装置
を容易に構成できる特徴がある。また、レンズアレイは
形状が個々に異なる伝達レンズによって構成できるの
で、寸法形状が異なる光源像と一対一で対応するように
光伝達手段を容易に配設でき、被照明領域における明る
さを精度良く、また、再現性良く制御することができ
る。

【００１９】また、第２の照明装置において、前記光分
割手段は、入射端面から入射した前記光源からの光を複
数対の反射面にて反射させ、複数の部分光に分割して射
出端面から射出する導光体と、前記導光体の射出側に配
置された集光レンズとを備え、前記射出端面は被照明領
域と略相似形の形状を有する構成を備えることができ
る。

【００２０】導光体は導光性を有する棒状のガラスやプ
ラスチックで、或いは、複数の反射ミラーが向かい合う
ように筒状に配置することで実現できるため、照明装置
を容易に構成できる特徴がある。

【００２１】さらに、第２の照明装置において、前記光
伝達手段の入射側、射出側、中間のいずれかの位置に、
入射光の偏光方向を揃える偏光変換素子を設けることが
好ましい。

【００２２】偏光変換素子を設ければ、光源から射出さ
れた非偏光光を偏光方向が揃った略一種類の偏光光に変
換できる。したがって、被照明領域において略一種類の
偏光による略均一な照度分布を得られると共に、そのよ
うな照度分布を保ちつつ明るさを瞬時に制御する照明装
置を実現することができる。このような照明装置は、特
に、１種類の偏光しか利用できない液晶装置のような電
気光学装置を照明するのに便利である。偏光分離部を配
置する位置は、光伝達手段が１つの光学要素で構成され
る場合はその入射側或いは射出側である。光伝達手段が
複数の光学要素で構成される場合は、入射側、射出側、
あるいは中間である。光伝達手段の中間とは、複数の光
学要素に挟まれる位置を意味し、必ずしも複数の光学要
素の中心を意味するものではない。

【００２３】ここで、前記光散乱手段は、前記光分割手
段の入射側或いは射出側の少なくとも一方の側に配置さ
れることが望ましい。

【００２４】光散乱手段は、光分割手段に入射する光、
或いは、光分割手段から射出された光の角度分布を制御
する光学素子であるから、光分割手段の入射側或いは射
出側の少なくとも一方の側に配置すれば良い。光散乱手
段の配置の自由度が高いため、照明装置を構成しやすい
特徴がある。また、光散乱手段と光分割手段とを光学的
に一体化すれば、両者の界面で生じる光損失を低減で
き、照明装置における光利用効率を向上できる。

【００２５】上記の偏光変換素子を備えた照明装置にお
いて、前記光分割手段は、前記被照明領域と略相似形の
形状を有する複数の集光素子を備えて構成された集光素
子アレイであり、前記偏光変換素子は、偏光分離部と偏
光回転部とを備えて構成され、前記偏光分離部は、互い
に平行に配置された一対の偏光分離面と反射面とを複数
組備えた偏光分離素子アレイであって、入射した非偏光
光を偏光方向が互いに直交する２種類の偏光光に分離し
すると共に、略同じ方向に向けて射出し、前記偏光回転
部は、前記偏光分離部からの２種類の偏光光の内、少な
くとも一方の偏光方向を回転させて、偏光方向が揃った
略一種類の偏光光に変換し、前記光伝達手段は、複数の
伝達レンズを備えて構成されるレンズアレイである、と
いう構成を備えることができる。

【００２６】レンズアレイは、比較的薄いレンズを平面
的に配置することで実現できる。また、集光素子アレイ
は、比較的薄いレンズを平面的に配置したレンズアレイ
や、比較的薄い曲面ミラーを平面的に配置したミラーア
レイによって実現できる。これらの光学要素は一体成型
などで容易に形成することが可能であるため、照明装置
を容易に構成できる特徴がある。また、レンズアレイは
形状が個々に異なる伝達レンズによって構成できるの
で、寸法形状が異なる光源像と一対一で対応するように
光伝達手段を容易に配設でき、被照明領域における明る
さを精度良く、また、再現性良く制御することができ
る。

【００２７】また、上記の偏光変換素子を備えた照明装
置において、前記光分割手段は、入射端面から入射した
前記光源からの光を複数対の反射面にて反射させ、複数
の部分光に分割して射出端面から射出する導光体と、前
記導光体の射出側に配置された集光素子とを備え、前記
入射端面は被照明領域と略相似形の形状を有しており、
前記偏光変換素子は、偏光分離部と偏光回転部とを備え
て構成され、前記偏光分離部は、互いに平行に配置され
た一対の偏光分離面と反射面とを複数組備えた偏光分離
素子アレイであって、入射した非偏光光を偏光方向が互
いに直交する２種類の偏光光に分離すると共に、略同じ
方向に向けて射出し、前記偏光回転部は、前記偏光分離
部からの２種類の偏光光の内、少なくとも一方の偏光方
向を回転させて、偏光方向が揃った略一種類の偏光光に
変換する、という構成を備えることができる。

【００２８】導光体は導光性を有する棒状のガラスやプ
ラスチックで、或いは、複数の反射ミラーが向かい合う
ように筒状に配置することで実現できるため、照明装置
を容易に構成できる特徴がある。

【００２９】上記の偏光変換素子を備えた照明装置にお
いて、前記光伝達手段の特定の入射部に入射しない光を
遮蔽する遮光手段を、前記部分光、或いは前記偏光光の
それぞれに対応するように備えることができる。

【００３０】遮光手段を備えることによって、偏光分離
面を経ずに反射面に直接入射する光を無くすことができ
るため、偏光度の高い偏光光を得ることができる。遮光
手段は光を透過する光透過部と、光を遮る遮光部とから
構成できる。遮光手段は偏光変換素子の入射面上に配置
することが望ましいが、より光源側に配置しても良い。

【００３１】さらに、上記の偏光変換素子を備えた照明
装置において、前記光分割手段は、前記被照明領域と略
相似形の形状を有する複数の集光素子を備えて構成され
た集光素子アレイであり、前記偏光変換素子は、偏光分
離部と偏光回転部とを備えて構成され、前記偏光分離部
は、偏光分離面と反射面を備えた偏光分離素子であっ
て、非偏光光を偏光方向が互いに直交する２種類の偏光
光に分離して前記偏光回転部に射出し、前記偏光回転部
は、前記偏光分離部で分離された前記２種類の偏光光の
内、少なくとも一方の偏光方向を回転させて、偏光方向
が揃った略一種類の偏光光に変換し、前記光伝達手段
は、複数の伝達レンズを備えて構成されるレンズアレイ
である、という構成を備えることができる。

【００３２】レンズアレイは、比較的薄いレンズを平面
的に配置することで実現できる。また、集光素子アレイ
は、比較的薄いレンズを平面的に配置したレンズアレイ
や、比較的薄い曲面ミラーを平面的に配置したミラーア
レイによって実現できる。これらの光学要素は一体成型
などで容易に形成することが可能であるため、照明装置
を容易に構成できる特徴がある。また、レンズアレイは
形状が個々に異なる伝達レンズによって構成できるの
で、寸法形状が異なる光源像と一対一で対応するように
光伝達手段を容易に配設でき、被照明領域における明る
さを精度良く、また、再現性良く制御することができ
る。

【００３３】次に、散乱性の制御法に着目すると、前記
光散乱手段としては散乱性の制御が独立して可能な複数
の散乱領域を備えたものを用いることができる。これに
より、各散乱領域を通過する光毎に散乱性を制御できる
ため、照明光の角度分布の制御と調光を同時に実現する
ことができる。したがって、表示特性が照明光の入射角
依存性を有する電気光学装置を照明する場合には、電気
光学装置の表示特性を考慮した理想的な角度分布を有す
る照明光とすることができるため、表示画像の高画質化
を実現できる。また、表示画像の内容に対応させて調光
する領域を適宜変更すれば、更なる高画質化や表現性の
向上を図ることができる。

【００３４】ここで、第２の照明装置においては、前記
光分割手段を構成する前記集光素子の配列の仕方に対応
して、或いは、前記光分割手段によって形成される光源
像の配列の仕方に対応して、或いは、前記光分割手段に
よって生成される前記複数の部分光毎に、前記複数の散
乱領域を形成することができる。第２の照明装置におい
ては、光分割手段によって複数の部分光（光源像は部分
光によって形成される）を離散的に生成する過程を有す
るため、これらの部分光が通過する位置に合わせて複数
の散乱領域を配置すれば、部分光毎に、或いは複数の部
分光毎に、散乱性を効率よく確実に制御できる点で都合
がよい。

【００３５】また、複数の散乱領域間での散乱性の制御
法に着目すれば、被照明領域が表示特性に照明光の入射
角依存性を有する場合には、前記複数の散乱領域のう
ち、該表示特性を悪化させる部分光を通過させる散乱領
域の散乱の程度を、他の散乱領域に優先して増大させる
制御法を用いることができる。液晶装置のような電気光
学装置では、表示特性（例えば、コントラスト特性やフ
リッカー特性）が照明光の入射角依存性を有するため、
上述の制御法を用いることによって、表示画像の高画質
化を実現できる。例えば、ＴＮ型の表示モードを備えた
一般的な液晶装置では、コントラストの著しい低下を招
く逆明視方向が存在するため、この方向に沿って入射す
る照明光（部分光）を優先して減光すれば、表示画像の
高画質化を一層効果的に実現できる。

【００３６】なお、前記表示特性がコントラスト特性で
ある場合には、前記複数の散乱領域のうち、前記被照明
領域への入射角が大きな部分光を通過させる散乱領域の
散乱の程度を、他の散乱領域に優先して増大させる制御
法を用いることが望ましい。また、前記光散乱手段を複
数の同心略相似形状の散乱領域を備えて構成し、前記光
散乱手段の外周辺部に位置する前記散乱領域の散乱の程
度を、他の散乱領域に優先して増大させる制御法を用い
ても良い。一般的に液晶装置のような電気光学装置にお
けるコントラスト値は入射角の増大に反比例して低下す
る。上述の制御法に依れば、照明光の角度分布を容易に
制御できるため、表示画像の高画質化を実現できる。特
に後者の場合には、照明光における角度分布の対称性を
保ちやすいため、被照明領域における照度分布の均一性
を殆ど低下させることなく、調光を実現できるという特
徴がある。

【００３７】以上説明した本発明の照明装置において、
前記光散乱手段としては、ＰＤＬＣ型或いはＮＣＡＰ型
の高分子分散型液晶装置、ＰＮＬＣ型の高分子分散型液
晶装置、動的散乱モードで駆動される液晶装置を用いる
ことができる。

【００３８】以上説明した照明装置は、外部からの画像
情報に応じて光の強度を変調する電気光学装置と、前記
電気光学装置によって変調された光を投写する投写光学
系とを備えたプロジェクタにおいて、電気光学装置を照
明する照明装置として用いるのに適している。以上説明
した照明装置をこのようなプロジェクタの照明装置とし
て採用することにより、電気光学装置のコントラスト比
を改善することなく、コントラスト比の向上した投写画
像を実現することができる。

【００３９】ここで、このようなプロジェクタにおい
て、前記画像情報に応じて前記光散乱手段に印加する電
界を変化させて、前記電気光学装置に入射する照明光の
強度を制御可能とすると共に、前記照明光の制御に対応
させて前記電気光学装置で表示する画像情報を制御可能
とすれば、投写画像の内容に応じてコントラスト比、階
調性、明るさを可変でき、黒の表現性に優れた高画質な
投写画像を表示することができる。

【００４０】また、このようなプロジェクタにおいて、
プロジェクタが設置された環境の明るさに応じて前記光
散乱手段に印加する電界を変化させて、前記電気光学装
置に入射する照明光の強度を制御可能とすれば、プロジ
ェクタが置かれた環境の明るさに応じて、明るさを自動
的に、或いは、観察者の好みに応じて調節することがで
きるため、観察者にとって見やすく、高画質な投写画像
を表示することができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。尚、図中に示すＸ方向、Ｙ方向、Ｚ
方向は、互いに直交する３つの方向を示している。

【００４２】Ａ．照明装置 （第１の実施形態）図１は、第１の実施形態としての照
明装置１の概略構成を示す平面図である。照明装置１は
照明光軸Ｌに沿って、光源１００、光散乱手段であるＰ
ＤＬＣ素子２００、光伝達手段である伝達レンズ３００
を備えて大略構成され、光源１００から射出された照明
光は、ＰＤＬＣ素子２００と伝達レンズ３００を経て、
被照明領域９００を照明する構成となっている。

【００４３】光源１００は、ランプ１１０と放物面リフ
レクター１２０を備えて構成され、ランプ１１０から放
射された光は放物面リフレクター１２０で反射され、略
平行な光となって特定の方向に射出される。したがっ
て、光源１００からＰＤＬＣ素子２００に入射する光は
角度分布範囲が狭い照明光である。なお、放物面リフレ
クター１２０に代えて、楕円面リフレクターや球面リフ
レクターなどを使用することもできる。

【００４４】ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒ
ｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）素子２００
は、高分子分散型液晶装置の一種であり、その構造と機
能を図２により説明する。ＰＤＬＣ素子２００は、透明
電極２２０が表面に形成された一対の透明基板２３０で
挟持されるように、マイクロカプセル化した液晶２１０
を樹脂２１２に入れて固めた光学素子である。透明電極
２２０の材料の一例としてはＩＴＯ膜、透明基板２３０
の材料の一例としてはガラス、液晶２１０の材料の一例
としてはネマチック液晶、樹脂２１２の材料の一例とし
てはＰＶＡが挙げられる。なお、このような構造を有す
る高分子分散型液晶装置は、ＮＣＡＰ（Ｎｅｍａｔｉｃ
Ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ Ａｌｉｎｅｄ Ｐｈａｓ
ｅ）液晶装置とも呼称される場合がある。ここで、液晶
２１０は２つの屈折率ｎ１、ｎ２によって表される屈折
率異方性を有し、２つの屈折率ｎ１、ｎ２の内の一方と
樹脂２１２の屈折率ｎｐが略一致、すなわち、ｎ１＝ｎ
ｐ、或いは、ｎ２＝ｎｐとなるように、液晶２１０と樹
脂２１２との間で屈折率整合がとられている。このよう
な構造のＰＤＬＣ素子２００に透明電極２２０を介して
電界を印加すると、図２（Ｂ）に示すように、液晶２１
０が電界に応答して配向し、液晶２１０と樹脂２１２と
の間で屈折率が整合され、樹脂２１２とマイクロカプセ
ル２１１との界面では屈折率差を生じないため、入射光
２４０は液晶２１０が入ったマイクロカプセル２１１で
屈折することなく透過する。よって、ＰＤＬＣ素子２０
０を通過する光の角度分布は変化しない。この状態を便
宜的に非散乱モードと呼称する。一方、図２（Ａ）に示
すように、電界が印加されない場合には、液晶２１０は
マイクロカプセルの界面に沿って配向したり、或いは、
マイクロカプセル２１１内でランダムな方向を向いたり
するため、液晶２１０と樹脂２１２との間で屈折率が整
合されず、樹脂２１２とマイクロカプセル２１１との界
面で屈折率差を生じる。よって、入射光２４０はマイク
ロカプセル２１１で無秩序に屈折し、ＰＤＬＣ素子２０
０を通過する光の角度分布は変化する。この状態を便宜
的に散乱モードと呼称する。その屈折の程度は印加する
電界あるいは電圧に比例するため、図３に示すように、
ＰＤＬＣ素子２００に印加する電界あるいは電圧を変化
させることで、ＰＤＬＣ素子２００を通過する光の角度
分布状態を変化させることができる。例えば、ＰＤＬＣ
素子２００によって光の角度分布を低下させることがで
きる。しかも、これらの状態変化における応答速度は数
ミリ〜数十ミリ秒程度と高速であるため、瞬時に光の角
度分布を制御することができる。もちろん、非散乱モー
ドの状態にあるＰＤＬＣ素子２００では、そこを通過す
る光の角度分布に影響を及ぼすことはない。

【００４５】図１に戻って説明する。光源１００からは
略平行な光が射出されるので、伝達レンズ３００は、非
散乱モードの状態にあるＰＤＬＣ素子２００から射出さ
れた光を高い効率で被照明領域９００に導き入れる機能
を担っており、光源１００から射出される光の角度分
布、すなわち、非散乱モードの状態にあるＰＤＬＣ素子
２００から射出される光の角度分布を考慮してレンズな
どの設計がなされている。そのため、ＰＤＬＣ素子２０
０によって光の角度分布を広げた場合には、被照明領域
９００に入射する光量は減少することになる。すなわ
ち、ＰＤＬＣ素子２００が非散乱モードの状態にある場
合には、ＰＤＬＣ素子２００から射出された、例えば図
３のＶ１に相当する角度分布を有する照明光のほとんど
全てが被照明領域９００に入射するため、被照明領域９
００は明るく照明される。一方、散乱モードの状態にあ
る場合には、ＰＤＬＣ素子２００から射出された、例え
ば図３のＶ３に相当する角度分布を有する照明光の角度
分布状態が変化し、伝達レンズ３００では照明光の一部
分しか被照明領域９００に導き入れることができなくな
るため、被照明領域９００における明るさは低下する。

【００４６】なお、例えば光源１００に使用されるリフ
レクターを楕円面リフレクターとすれば、リフレクター
に伝達レンズ３００の機能を併せ持たせることも可能で
あるため、その場合には伝達レンズ３００を省略するこ
とができる。

【００４７】以上のように構成された本発明の照明装置
１は、光源１００と被照明領域９００との間に光散乱手
段であるＰＤＬＣ素子２００を備えているため、図示し
ない外部からの制御情報によってＰＤＬＣ素子２００か
ら射出される光の角度分布を変え、所望の角度分布を有
する照明光に変換することで、被照明領域に入射する照
明光量を制御することができる。したがって、調光を瞬
時に行うことができないランプを用いた場合であって
も、被照明領域９００における明るさを瞬時に制御する
照明装置を実現することができる。

【００４８】（第２の実施形態）図４は、第２の実施形
態としての照明装置２の概略構成を示す平面図である。
本実施形態の照明装置２は、基本的には第１の実施形態
で説明した照明装置１と類似の構成を有するが、光源か
ら射出された光が被照明領域に至る途中段階で光源像を
形成する過程を有すること、また、その光源像を被照明
領域に伝達する光伝達手段を備えている点が照明装置１
とは相違する。なお、本実施形態を含めて、以降に説明
する各実施形態において、既に説明した構成要素と同様
のものについては同じ参照番号を付し、その詳細な説明
については省略する。

【００４９】光源１００から射出された略平行な光は、
レンズなどを用いた集光素子１３０で集光され、光散乱
手段であるＰＤＬＣ素子２００と被照明領域９００との
間で、集光像である光源像１５０を形成する。なお、集
光作用を有する楕円面リフレクターや球面リフレクター
を放物面リフレクターに代えて用いることができ、その
場合には光源１００の射出側に配置される集光素子１３
０を省略することができる。

【００５０】ＰＤＬＣ素子２００と被照明領域９００と
の間には、光伝達手段であるリレーレンズ３１０、遮光
手段である遮光素子１６０及び平行化レンズ６００が配
置されている。リレーレンズ３１０は光源１００からの
照明光を被照明領域９００へと導く機能を有している。
そのため、リレーレンズ３１０は光源像１５０が形成さ
れる位置の近傍（リレーレンズ３１０の内部に光源像１
５０が形成される位置関係とすることがより望ましい）
に配置され、リレーレンズ３１０を介して集光素子１３
０と被照明領域９００とは光学的に共役な関係に設定さ
れる。遮光素子１６０はリレーレンズ３１０に入射しな
かった光が被照明領域９００に入射することを防止する
ために用いられ、図５に示すように、リレーレンズ３１
０の外形形状とほぼ等しい形状の光透過部１６１を遮光
部１６２中に有しており、リレーレンズ３１０が光透過
部１６１に収まるように配置される。平行化レンズ６０
０は被照明領域９００への光の入射角度を調整する機能
を有している。なお、平行化レンズ６００は被照明領域
９００への照明光の入射効率に対して直接的な影響を及
ぼさないため、省略することができる。

【００５１】一般に、光源像の大きさは光の角度分布の
広がりに影響され、角度分布が狭い光では小さな寸法の
光源像を形成できるが、角度分布が広い光では光源像の
寸法は大きくなる。また、ランプ１１０の発光部すなわ
ちアークは有限の大きさを有するため、光源１００から
の光によって形成される光源像も有限の大きさを有す
る。これらの点を考慮して、リレーレンズ３１０と遮光
素子１６０の光透過部１６１は、非散乱モードの状態に
あるＰＤＬＣ素子２００から射出された光によって形成
される光源像１５０を包含できる最小の寸法形状に設定
される。すなわち、図５（Ａ）に示すように、光源像１
５０は遮光部１６２で遮られることなくリレーレンズ３
１０と遮光素子１６０を透過する。したがって、この場
合にはＰＤＬＣ素子２００から射出された照明光のほと
んど全てがリレーレンズ３１０によって被照明領域９０
０へと伝達され、被照明領域９００は明るく照明され
る。

【００５２】一方、ＰＤＬＣ素子２００が散乱モードの
場合には、ＰＤＬＣ素子２００によって光の角度分布が
広げられるため、形成される光源像１５０の寸法はリレ
ーレンズ３１０よりも大きくなる。すなわち、図５
（Ｂ）に示すように、光源像１５０の寸法が遮光部１６
２よりも大きくなったことにより、一部の光はリレーレ
ンズ３１０と遮光素子１６０を透過するが、他の光は遮
光部１６２で遮られる。その結果、ＰＤＬＣ素子２００
から射出された照明光の一部分のみが被照明領域９００
に入射するため、被照明領域９００における明るさは低
下する。すなわち、本例の照明装置は、リレーレンズ３
１０上、より正確にはリレーレンズ３１０の入射部に形
成される光源像の大きさを変えることで、リレーレンズ
３１０によって伝達される光量、言い換えれば、リレー
レンズ３１０による光の伝達効率を変え、その結果とし
て被照明領域上での明るさを制御する点に特徴がある。

【００５３】以上のように構成された本例の照明装置２
においても照明装置１と同様の効果を実現することがで
きる。すなわち、図示しない外部からの制御情報によっ
てＰＤＬＣ素子２００から射出される光の角度分布を変
え、形成される光源像の寸法形状を変化させることによ
って、リレーレンズ３１０を経て被照明領域に入射する
照明光量を制御することができる。したがって、調光を
瞬時に行うことができないランプを用いた場合であって
も、被照明領域９００における明るさを瞬時に制御する
照明装置を実現することができる。なお、遮光素子１６
０はリレーレンズ３１０の入射部に設置することが望ま
しいが、光散乱手段とリレーレンズ３１０との間で有れ
ば、その位置は限定されない。また、リレーレンズ３１
０に入射しなかった光が被照明領域に入射しない場合に
は、遮光素子１６０を省略することができる。

【００５４】（第３の実施形態）第２の実施形態の照明
装置２では、光伝達手段として１つのリレーレンズを用
いることで一つの光源像を形成していたが、複数のレン
ズが平面的に配置されてなるレンズアレイを備えたイン
テグレータ光学系においても、同様の作用、効果を得ら
れる照明装置を構成することができる。照明装置３はイ
ンテグレータ光学系を備えているので被照明領域におい
て略均一な照度分布を得られると共に、そのような照度
分布を保ちつつ明るさを瞬時に制御できる点に特徴があ
る。

【００５５】図６は、第３の実施形態としての照明装置
３の概略構成を示す平面図であり、光源１００と被照明
領域９００との間に光分割手段を構成する集光素子アレ
イである第１レンズアレイ２５０、光散乱手段であるＰ
ＤＬＣ素子２００、光伝達手段を構成する第２レンズア
レイ３２０及び平行化レンズ６００が配置されている。
第１レンズアレイ２５０は集光素子である複数の小レン
ズ２５１を平面的に配置して構成したもので、小レンズ
２５１の形状は被照明領域９００と略相似形となってい
る。光源１００から放射された光は放物面リフレクター
１２０によって略平行な光となって特定の方向に射出さ
れ、第１レンズアレイ２５０に入射して複数の光（以下
では便宜的に部分光と呼称する）に分割され、ＰＤＬＣ
素子２００を経て、小レンズ２５１と同数の光源像１５
０を形成する。第２レンズアレイ３２０は形成される光
源像１５０と同数の伝達レンズ３２１によって構成さ
れ、複数の光源像１５０が形成される位置の近傍に配置
されている。第１レンズアレイ２５０と第２レンズアレ
イ３２０との位置関係は、第２レンズアレイ３２０の内
部に光源像１５０が形成される位置関係とすることがよ
り望ましい。第１レンズアレイ２５０から第２レンズア
レイ３２０に入射したそれぞれの光は、伝達レンズ３２
１によって被照明領域９００上で重畳される。したがっ
て、第１レンズアレイ２５０を構成する小レンズ２５１
と第２レンズアレイ３２０を構成する伝達レンズ３２１
とは、光源像１５０を介して１対１の対応関係にある。
なお、放物面リフレクター１２０に代えて楕円面リフレ
クターや球面リフレクターを使用することもできる。ま
た、平行化レンズ６００は被照明領域９００への光の入
射角度を調整する機能を有しているが、被照明領域９０
０への照明光の入射効率に対しては直接的な影響を及ぼ
さないため、省略することができる。

【００５６】第２レンズアレイ３２０を構成する伝達レ
ンズ３２１は、非散乱モードの状態にあるＰＤＬＣ素子
２００から射出された光によって形成される光源像１５
０をほぼ包含できる様な寸法形状に設定されており、し
たがって、この場合にはＰＤＬＣ素子２００から射出さ
れた照明光のほとんど全てが第２レンズアレイ３２０に
よって被照明領域９００へと伝達され、被照明領域９０
０は明るく照明される。一方、ＰＤＬＣ素子２００が散
乱モードの場合には、ＰＤＬＣ素子２００によって光の
角度分布が広げられるため、形成される光源像１５０の
寸法は第２レンズアレイ３２０を形成する個々の伝達レ
ンズ３２１よりも大きくなる。その結果、ＰＤＬＣ素子
２００から射出された照明光の一部分のみが被照明領域
９００に入射し、光源像と対応関係にある伝達レンズ３
２１に入射しなかった光は被照明領域９００にはほとん
ど伝達されないため、被照明領域９００における明るさ
は低下する。

【００５７】以上のように構成された本例の照明装置３
においても照明装置２と同様の効果を実現することがで
きる。なお、ＰＤＬＣ素子２００は第１レンズアレイ２
５０と光源１００との間に配置しても良く、配置場所は
本例に限定されない。すなわち、ＰＤＬＣ素子２００は
第１レンズアレイ２５０の入射側、或いは、射出側のど
ちらか一方の側に配置されていれば良い。

【００５８】さらに、光源１００から射出される光の角
度分布は照明光軸Ｌの近傍では低いため、このような光
によって形成される光源像１５０の寸法は大きくなる
が、照明光軸Ｌから離れるに従って角度分布は狭くなる
ため、このような光によって形成される光源像１５０の
寸法は小さくなる。したがって、このような点に着目し
て、第２レンズアレイ３２０を異なる寸法形状を有する
伝達レンズ３２１によって構成しても良い。このような
構成とすれば、ＰＤＬＣ素子２００が非散乱モードにあ
る場合の光利用効率を低下させずに、第２レンズアレイ
３２０を小型化することができる。

【００５９】また、集光素子アレイとしては、本例の第
１レンズアレイに代えて集光素子としての曲面反射ミラ
ーを平面的に配列して構成した反射ミラーアレイを用い
ることもできる。但し、その場合には、照明装置は直線
的に配置されず、光分割手段のところで照明光軸Ｌが折
れ曲がる配置構成となる。

【００６０】（第３の実施形態の変形例）ガラスや樹脂
等によって形成された断面が四角形の棒状の導光体を用
いて構成したインテグレータ光学系を備えた照明装置に
おいても、本発明の構成を適用することができる。図７
に示す照明装置４は、光分割手段を構成する導光体とし
てのガラスロッド２６０と集光レンズ２７０、光伝達手
段であるリレーレンズ３１０、平行化レンズ６００など
を備えて構成されている。光源１００から放射された光
は楕円面リフレクター１２１で集光され、光源像１５０
を入射端面２６１に形成しつつガラスロッド２６０に入
射する。ガラスロッド２６０は複数の反射面２６３を備
えた棒状の導光体で、射出端面２６２は被照明領域９０
０と略相似形を成しており、ガラスロッド２６０に入射
した光を射出角が異なる複数の光に分離する。ガラスロ
ッド２６０から射出された複数の光は集光レンズ２７０
でリレーレンズ３１０の近傍にそれぞれ集光され、この
時、光の数に対応した複数の集光像１５５を形成する。
リレーレンズ３１０の近傍にそれぞれ集光された複数の
光は、リレーレンズ３１０によって被照明領域９００上
で重畳結像される。したがって、照明装置３と同様に、
被照明領域９００上では略均一な照度分布を得ることが
できる。なお、平行化レンズ６００は被照明領域９００
への光の入射角度を調整する機能を有しているが、被照
明領域９００への照明光の入射効率に対しては直接的な
影響を及ぼさないため、省略することができる。

【００６１】ここで、ガラスロッド２６０の入射端面２
６１は、非散乱モードの状態にあるＰＤＬＣ素子２００
から射出された光によって形成される光源像１５０をほ
ぼ包含できる様な寸法に設定されており、この場合には
ＰＤＬＣ素子２００から射出された照明光のほとんど全
てがガラスロッド２６０によって被照明領域９００へと
伝達され、被照明領域９００は明るく照明される。一
方、ＰＤＬＣ素子２００が散乱モードの場合には、ＰＤ
ＬＣ素子２００によって光の角度分布が広げられるた
め、形成される光源像１５０の寸法はガラスロッド２６
０の入射端面２６１よりも大きくなる。その結果、ＰＤ
ＬＣ素子２００から射出された照明光の一部分のみが被
照明領域９００に入射し、ガラスロッド２６０に入射し
なかった光は被照明領域９００には伝達されないため、
被照明領域９００における明るさは低下する。

【００６２】したがって、照明装置４においても照明装
置３と同様の効果を実現することができる。なお、ガラ
スロッド２６０に代えて、複数の反射ミラーを管状に配
置した筒状の導光体を用いても良い。さらに、入射端面
２６１と射出端面２６２の寸法形状は異なっていても良
く、例えば、向かい合う一対の反射面２６３の間隔が、
入射端面２６１から射出端面２６２に向かうに従って次
第に拡がる、或いは、狭くなる構造を有する導光体を用
いても良い。向かい合う一対の反射面２６３の間隔を次
第に変化させれば、導光体から射出される光の角度分布
を制御できるため、光学配置や設計の自由度を向上させ
られる利点がある。

【００６３】（第４の実施形態）照明装置３において、
複数の光源像１５０が形成される位置に偏光変換素子を
配置し、非偏光な光を偏光方向が揃った略一種類の偏光
光に変換すれば、被照明領域において略一種類の偏光に
よる略均一な照度分布を得られると共に、そのような照
度分布を保ちつつ明るさを瞬時に制御できる照明装置を
実現することができる。

【００６４】図８は、第４の実施形態としての偏光イン
テグレータ光学系を備えた照明装置４の概略構成を示す
平面図であり、光源１００と被照明領域９００との間に
光分割手段を構成する集光素子アレイとしての第１レン
ズアレイ２５０、光散乱手段であるＰＤＬＣ素子２０
０、光伝達手段を構成する第２レンズアレイ３２５並び
に重畳レンズ４４０、偏光変換素子４００、及び、平行
化レンズ６００が配置されている。偏光変換素子４００
は、偏光分離部と偏光回転部とを備えて構成されてい
る。本例において、偏光分離部は、略平行に配置された
偏光分離面４２０と反射面４２１とを複数組有する偏光
分離素子アレイ４１０によって構成されている。また、
偏光回転部は、アレイ状の構造を有するλ／２波長板４
３０によって構成されている。偏光変換素子４００は、
複数の光源像１５０が形成される位置の近傍に配置され
る。偏光分離素子アレイ４１０は、その内部に光源像１
５０が形成される位置に配置することがより望ましい。
なお、平行化レンズ６００は被照明領域９００への光の
入射角度を調整する機能を有しているが、被照明領域９
００への照明光の入射効率に対しては直接的な影響を及
ぼさないため、省略することができる。

【００６５】光源１００から射出された光は非偏光な光
であり、第１レンズアレイ２５０によって分割された複
数の光のそれぞれは、対応する第２レンズアレイ３２５
の伝達レンズ３２６を経て偏光分離素子アレイ４１０に
入射し、偏光分離面４２０によって互いに偏光方向が直
交する２種類の偏光光、例えば、Ｐ偏光光とＳ偏光光に
空間的に分離される。偏光分離面４２０を透過したＰ偏
光光は、偏光分離素子アレイ４１０から射出され、λ／
２波長板４３０で偏光方向を略９０°回転されてＳ偏光
光に変換される。一方、偏光分離面４２０で反射したＳ
偏光光は、反射面４２１で再度反射し、Ｐ偏光光と略同
じ方向に射出される。ここで、Ｓ偏光光はλ／２波長板
４３０を通過しないため、Ｓ偏光光の偏光方向は変化し
ない。以上により、偏光変換素子４００に入射した非偏
光な光は、偏光方向が揃った略一種類の偏光光に変換さ
れて射出される。そして、偏光変換素子４００から射出
された複数の光は重畳レンズ４４０によって被照明領域
９００上で重畳結像される。したがって、被照明領域９
００上では略一種類の偏光光による略均一な照度分布を
得ることができる。

【００６６】偏光変換素子４００においては、光源像１
５０を形成する光を偏光分離面４２０のみに入射させる
ことが理想的である。偏光分離面４２０を経ずして反射
面４２１に直接入射した光は、偏光分離面４２０に直接
入射した光に対して、偏光方向が略９０°異なった偏光
光として射出され、略一種類の偏光光を得ようとする本
例の照明装置５においては、不要な光となるためであ
る。したがって、偏光分離面４２０は、非散乱モードの
状態にあるＰＤＬＣ素子２００から射出された光によっ
て形成される光源像１５０をほぼ包含できる様な寸法形
状に設定されており、この場合にはＰＤＬＣ素子２００
から射出された照明光のほとんど全てが偏光変換素子４
００で所望の偏光光に変換されて被照明領域９００へと
伝達され、被照明領域９００は所望の偏光光によって明
るく照明される。一方、ＰＤＬＣ素子２００が散乱モー
ドの場合には、ＰＤＬＣ素子２００によって光の角度分
布が広げられるため、形成される光源像１５０の寸法は
偏光分離面４２０よりも大きくなり、その一部は偏光分
離面４２０を経ずに反射面４２１に直接入射する。その
結果、ＰＤＬＣ素子２００から射出された所望の偏光光
の一部分のみが被照明領域９００に入射するため、所望
の偏光光によってもたらされる明るさに限定すれば、被
照明領域９００における明るさは低下する。

【００６７】以上のように構成された本例の照明装置４
においても、図示しない外部からの制御情報によってＰ
ＤＬＣ素子２００から射出される光の角度分布を変え、
形成される光源像の寸法形状を変化させることによっ
て、偏光変換素子４００を経て被照明領域に入射する偏
光光量を制御することができる。したがって、調光を瞬
時に行うことができないランプを用いた場合であって
も、被照明領域９００における明るさを瞬時に制御する
照明装置を実現することができる。本例の照明装置４は
所望の偏光光を照明光として用いるタイプの照明装置で
あるため、液晶装置のように偏光光を必要する表示素子
を照明する場合に好適である。なお、ＰＤＬＣ素子２０
０が散乱モードの場合には、照明光中に所望の偏光光に
対して偏光方向が９０°異なる不要な偏光光が混入する
ため、不要な偏光光の偏光方向に対して吸収軸の方向を
一致させるように偏光子を被照明領域９００の手前に配
置して、この偏光光を除去する構成を採用することが望
ましい。

【００６８】ＰＤＬＣ素子２００は第１レンズアレイ２
５０と光源１００との間に配置しても良く、配置場所は
本例に限定されない。すなわち、ＰＤＬＣ素子２００は
第１レンズアレイ２５０の入射側、或いは、射出側のど
ちらか一方の側に配置されていれば良い。また、集光素
子アレイとしては、本例の第１レンズアレイ２５０に代
えて集光素子としての曲面反射ミラーを平面的に配列し
て構成した反射ミラーアレイを用いることもできる。但
し、その場合には、照明装置は直線的に配置されず、光
分割手段のところで照明光軸Ｌが折れ曲がる配置構成と
なる。さらに、第２レンズアレイ３２５を偏光分離素子
４００の射出側に配置することができ、また、第２レン
ズアレイ３２５に重畳レンズ４４０の機能を併せ持たせ
ることで、重畳レンズ４４０を省略することができるな
ど、偏光変換素子４００の周辺における各光学素子の配
置形態は本例に限定されない。

【００６９】なお、第３の実施形態で説明したように、
形成される光源像１５０の寸法形状が照明光軸Ｌからの
距離によって異なる点に着目して、第２レンズアレイ３
２５を異なる寸法形状を有する伝達レンズ３２６によっ
て構成すると共に、それに対応するように偏光分離面４
２０と反射面４２１とを配置しても良い。このような構
成とすれば、ＰＤＬＣ素子２００が非散乱モードにある
場合の光利用効率を低下させずに、第２レンズアレイ３
２５や偏光変換素子４００を小型化することができる。
また、偏光分離素子アレイ４１０の様態は本例に限定さ
れず、一つの偏光分離面４２０と一つの反射面４２１と
が対となって配置されていれば良く、例えば、偏光分離
素子アレイの左右、上下或いは斜めの方向において、照
明光軸Ｌを対称軸として、対称的に配置されていても良
い。

【００７０】（第４の実施形態の変形例１）図９に概略
構成を示す照明装置４Ａは、照明装置４の第２レンズア
レイ３２５と偏光変換素子４００との間に遮光手段とし
ての遮光素子アレイ１７０を配置したもので、遮光素子
アレイ１７０を設けることによって、偏光分離面４２０
を経ずに反射面４２１に直接入射する光を無くすことが
できる。そのため、略一種類の偏光光を得ようとする照
明装置を前提とした場合には、遮光素子アレイ１７０の
使用は効果的である。

【００７１】図１０（Ａ）に示すように、遮光素子アレ
イ１７０の光透過部１７１の寸法形状は偏光分離素子ア
レイ４１０の偏光分離面４２０の開口部４２５に、ま
た、遮光部１７２の寸法形状は反射面４２１の開口部４
２６にそれぞれ略一致させて形成されている。或いは、
第３の実施形態で説明したように、光源像１５０の寸法
形状は照明光軸Ｌから離れるに従って変化するため、例
えば、図１０（Ｂ）に示すように、その寸法形状に合わ
せて配置された光透過部１７１を有する遮光素子アレイ
１７０を用いても良い。

【００７２】したがって、非散乱モードの状態にあるＰ
ＤＬＣ素子２００から射出された照明光のほとんど全て
は遮光素子アレイ１７０で遮光されることがないため、
被照明領域９００は所望の偏光光によって明るく照明さ
れる。一方、ＰＤＬＣ素子２００が散乱モードの場合に
は、ＰＤＬＣ素子２００によって光の角度分布が広げら
れるため、形成される光源像１５０の寸法は遮光素子ア
レイ１７０の光透過部１７１も大きくなり、そこで遮光
されるため、被照明領域９００における明るさは低下す
る。すなわち、ＰＤＬＣ素子２００を経た光によって形
成される光源像１５０の寸法と光透過部１７１の寸法と
の大小関係によって、被照明領域９００へと伝達される
偏光光の光量は変化するため、照明装置４Ａにおいて
も、先の照明装置４と同様の効果を得ることができる。
なお、第２レンズアレイ３２５が偏光変換素子４００の
光源側に配置されている場合には、遮光素子アレイ１７
０を第２レンズアレイ３２５の入射側に配置しても良
い。

【００７３】（第４の実施形態の変形例２）照明装置３
Ａではリレーレンズ３１０の近傍に複数の集光像１５５
が形成されるため、これらの集光像１５５が形成される
位置の近傍に偏光変換素子４００を配置すれば、照明装
置４と同様に、略一種類の偏光状態を有する偏光光を生
成する照明装置を実現することができる。その一例を照
明装置４Ｂとして示す。図１１は照明装置４Ｂの概略構
成を示す平面図である。照明装置４Ｂの基本的な構成は
照明装置３Ａと同じであり、照明装置３Ａの光伝達手段
であるリレーレンズ３１０を第１リレーレンズ３１１と
第２リレーレンズ３１２に分割し、その間に照明装置４
の偏光変換素子４００を配置している。なお、第１リレ
ーレンズ３１１に第２リレーレンズ３１２の機能を併せ
持たせたり、或いは、その逆を行ったりすることによっ
て、２つ有るリレーレンズ３１１、３１２の内の一方を
省略することができる。また、第１リレーレンズ３１１
や第２リレーレンズ３１２を照明装置４の第２レンズア
レイ３２５のように複数のレンズを平面的に配置したレ
ンズアレイとしても良い。さらに、形成される集光像１
５５の寸法形状が照明光軸Ｌからの距離によって異なる
点に着目して、一つの偏光分離面４２０と一つの反射面
４２１とからなる組を単位として、その組毎に寸法を変
えた偏光分離面４２０と反射面４２１とによって偏光変
換素子４００を構成しても良い。このような構成とすれ
ば、ＰＤＬＣ素子２００が非散乱モードにある場合の光
利用効率を低下させずに、第１及び第２リレーレンズ３
１１、３１２や偏光変換素子４００を小型化することが
できる。

【００７４】ここで、ＰＤＬＣ素子２００は第１リレー
レンズ３１１の入射側に配置され、また、偏光分離面４
２０は非散乱モードの状態にあるＰＤＬＣ素子２００か
ら射出された光によって形成される集光像１５５をほぼ
包含できる様な寸法形状に設定されているため、照明装
置４Ｂにおいても、先の照明装置４と同様の効果を得る
ことができる。なお、ＰＤＬＣ素子２００はガラスロッ
ド２６０と偏光変換素子４００との間に配置すれば良
く、その配置場所については本例に限定されない。ま
た、光源１００とガラスロッド２６０との間に、さらに
ＰＤＬＣ素子２００を追加して配置することができ、そ
の場合には、被照明領域に入射する偏光光量を一層多様
に制御することができる。

【００７５】（第４の実施形態の変形例３）照明装置４
における２つのレンズアレイの間に、別の形態の偏光変
換素子を配置した構成を有する照明装置に対しても本発
明を適用することができる。その一例を照明装置４Ｃと
して示す。図１２は照明装置４Ｃの概略構成を示す平面
図である。

【００７６】偏光変換素子４５０は偏光分離部を構成す
る偏光分離素子４６０と偏光回転部を構成するアレイ状
の構造を有するλ／２波長板４３０とを備えており、偏
光分離素子４６０は入射端面４５３と射出端面４５４と
が略９０°の角度を成す直角プリズム４５１と平行平板
ガラス４５２とを接合したもので、両者の接合面には偏
光分離面４２０が、また、平行平板ガラス４５２の直角
プリズム４５１と対向しない面には反射面４２１がそれ
ぞれ形成されている。ここで、偏光分離面４２０と反射
面４２１とは互いに平行な状態にある。なお、一つの平
行平板ガラス４５２と複数の小さな直角プリズム４５１
を用いて偏光分離素子４６０を構成しても良く、この場
合には、偏光分離素子４６０を小型化、軽量化できる効
果がある。

【００７７】第１レンズアレイ２５０からＰＤＬＣ素子
２００を経て偏光分離素子４６０に入射した非偏光な光
は、偏光分離面４２０によって互いに偏光方向が直交す
る２種類の偏光光、例えば、Ｐ偏光光とＳ偏光光に空間
的に分離される。偏光分離面４２０を透過したＰ偏光光
は、反射面４２１で反射され、再度偏光分離面４２０を
透過して射出端面４５４から射出される。一方、偏光分
離面４２０で反射されたＳ偏光光は、偏光分離面４２０
と反射面４２１とが平行な状態で配置されているため、
Ｐ偏光光と略平行な状態で射出端面４５４から射出され
る。偏光分離素子４６０の射出端面４５４の側には、λ
／２波長板４３０が偏光光の種類に対応させて位置選択
的に形成されている。すなわち、偏光分離面４２０を透
過してきたＰ偏光光は、λ／２波長板４３０を通過する
ことによって偏光方向が略９０°回転し、Ｓ偏光光へと
変換される。一方、偏光分離面４２０で反射されたＳ偏
光光は、λ／２波長板４３０を通過しないため偏光方向
は変化せず、Ｓ偏光状態のままである。以上の過程によ
り、偏光変換素子４５０に入射した非偏光な光は、偏光
方向が揃った略一種類の偏光光に変換されて射出され
る。第２レンズアレイ３３０は、形成される光源像１５
０に対して伝達レンズ３３１が一対一で対応するよう
に、第１レンズアレイ２５０を構成する小レンズ（集光
素子）２５１の２倍の数の伝達レンズ３３１で構成され
ており、偏光変換素子４５０から射出された略一種類の
偏光光は、第２レンズアレイ３３０の対応する伝達レン
ズ３３１にそれぞれ入射し、被照明領域９００に伝達さ
れ重畳結像される。したがって、被照明領域９００上で
は略一種類の偏光光による略均一な照度分布を得ること
ができる。

【００７８】ここで、ＰＤＬＣ素子２００は第１レンズ
アレイ２５０の射出側に配置され、また、第２レンズア
レイ３３０を構成する伝達レンズ３３１は非散乱モード
の状態にあるＰＤＬＣ素子２００から射出された光によ
って形成される光源像１５０をほぼ包含できるような寸
法形状に設定されている。したがって、照明装置４Ｃに
おいても、先の照明装置４と同様の効果を得ることがで
きる。

【００７９】なお、ＰＤＬＣ素子２００は第１レンズア
レイ２５０の光源１００側に配置されていても良く、そ
の配置場所については本例に限定されない。すなわち、
ＰＤＬＣ素子２００は第１レンズアレイ２５０の入射
側、或いは、射出側のどちらか一方の側に配置されてい
れば良い。また、第２レンズアレイ３３０とλ／２波長
板４３０との位置関係を逆に設定しても良い。さらに、
第１レンズアレイ２５０を構成する小レンズ２５１と同
数の伝達レンズ３３１を用いて第２レンズアレイ３３０
を構成し、隣接する２つの光源像１５０に対して１つの
伝達レンズ３３１が対応する構成とすることもでき、そ
の場合には、隣接する２つの光源像１５０をほぼ包含で
きる様な寸法形状に第２レンズアレイ３３０を構成する
伝達レンズ３３１を設定すれば良い。さらに、本例にお
いても、形成される光源像１５０の寸法形状が照明光軸
Ｌからの距離によって異なる点に着目して、第２レンズ
アレイ３３０を異なる寸法形状を有する伝達レンズ３３
１によって構成しても良い。このような構成とすれば、
ＰＤＬＣ素子２００が非散乱モードにある場合の光利用
効率を低下させずに、第２レンズアレイ３３０を小型化
することができる。

【００８０】（第４の実施形態の変形例４）照明装置４
Ｃでは、偏光変換素子４５０の偏光分離面４２０と反射
面４２１とは平行な状態に設定されていたため、偏光分
離面４２０で分離された２種類の偏光光は平行な状態で
第２レンズアレイ３３０に入射していたが、偏光分離面
４２０と反射面４２１とを非平行な状態に設定し、偏光
分離面４２０で分離された２種類の偏光光がわずかに異
なる角度で第２レンズアレイ３３０に入射する構成の偏
光変換素子を備えた照明装置に対しても本発明を適用す
ることができる。その一例を照明装置４Ｄとして示す。
図１３は照明装置４Ｄの概略構成を示す平面図である。
本例の偏光変換素子４５１では、柱状プリズム４５９の
非平行な対向面に偏光分離面４２０と反射面４２１が形
成されているため、第２レンズアレイ３３０に入射する
偏光光の入射角を２種類の偏光光において異ならせるこ
とによって、２種類の偏光光を空間的に分離している。
なお、一つの柱状プリズム４５９と複数の小さな直角プ
リズム４５１を用いて偏光分離素子４６１を構成しても
良く、この場合には、偏光分離素子４６１を小型化、軽
量化できる効果がある。

【００８１】ここで、照明装置４Ｃと同様に、第２レン
ズアレイ３３０を構成する伝達レンズ３３１は非散乱モ
ードの状態にあるＰＤＬＣ素子２００から射出された光
によって形成される光源像１５０をほぼ包含できる様な
寸法形状に設定されている。したがって、照明装置４Ｄ
においても、照明装置４Ｃと同様の効果を得ることがで
きる。

【００８２】なお、ＰＤＬＣ素子２００は第１レンズア
レイ２５０の光源１００側に配置されていても良く、そ
の配置場所については本例に限定されない。すなわち、
ＰＤＬＣ素子２００は第１レンズアレイ２５０の入射
側、或いは、射出側のどちらか一方の側に配置されてい
れば良い。また、第２レンズアレイ３３０とλ／２波長
板４３０との位置関係や、第２レンズアレイ３３０を構
成する伝達レンズ３３１の数やその形状のバリエーショ
ンについては、照明装置４Ｃと同様に多様な形態を採用
することができる。

【００８３】（第４の実施形態の変形例５）方解石のよ
うな複屈折性を有する光学素子を偏光分離素子として用
いた照明装置に対しても本発明を適用することができ
る。その一例を照明装置４Ｅとして示す。図１４は照明
装置４Ｅの概略構成を示す平面図である。照明装置４Ｅ
の偏光分離素子４７０は複屈折性を有する光学素子で形
成されており、偏光分離素子４７０に入射した非偏光な
光は、偏光方向が略直交する２種類の偏光光、例えば、
Ｘ偏光光とＹ偏光光に分離され、互いに僅かに異なる角
度で偏光分離素子４７０から射出される。偏光分離素子
４７０から射出された２種類の偏光光は、第１レンズア
レイ２５０によって複数の光に分割され、ＰＤＬＣ素子
２００を経て第２レンズアレイ３３０に入射する。第２
レンズアレイ３３０は、形成される光源像１５０に対し
て伝達レンズ３３１が一対一で対応するように、第１レ
ンズアレイ２５０を構成する小レンズ２５１の２倍の数
の伝達レンズ３３１で構成されており、偏光分離素子４
７０から射出された２種類の偏光光は、第２レンズアレ
イ３３０の対応する伝達レンズ３３１にそれぞれ入射す
る。第２レンズアレイ３３０の射出側にはλ／２波長板
４３０が偏光光の種類に対応させて位置選択的に形成さ
れており、λ／２波長板４３０に入射したＹ偏光光は偏
光方向が略９０°回転されＸ偏光光に変換される。一
方、Ｘ偏光光はλ／２波長板４３０を通過しないため偏
光方向は変化しない。以上の過程により、光源１００か
ら射出された非偏光な光は、偏光方向が揃った略一種類
の偏光光に変換される。第２レンズアレイ３３０の対応
する伝達レンズ３３１に入射したそれぞれの偏光光は被
照明領域９００に伝達され重畳結像される。したがっ
て、被照明領域９００上では略一種類の偏光光による略
均一な照度分布を得ることができる。

【００８４】ここで、ＰＤＬＣ素子２００は第１レンズ
アレイ２５０の射出側に配置され、また、第２レンズア
レイ３３０を構成する伝達レンズ３３１は非散乱モード
の状態にあるＰＤＬＣ素子２００から射出された光によ
って形成される光源像１５０をほぼ包含できる様な寸法
形状に設定されている。したがって、照明装置４Ｅにお
いても、先の照明装置４と同様の作用効果を得ることが
できる。

【００８５】なお、ＰＤＬＣ素子２００は第１レンズア
レイ２５０の光源１００側に配置されていても良く、そ
の配置場所については本例に限定されない。すなわち、
ＰＤＬＣ素子２００は第１レンズアレイ２５０の入射
側、或いは、射出側のどちらか一方の側に配置されてい
れば良い。また、第２レンズアレイ３３０とλ／２波長
板４３０との位置関係や、第２レンズアレイ３３０を構
成する伝達レンズ３３１の数やその形状のバリエーショ
ンについては、照明装置４Ｃと同様に多様な形態を採用
することができる。

【００８６】（第５の実施形態）第３の実施形態の照明
装置３では、複数の光源像を形成する複数の部分光を一
括して散乱する光散乱手段としてのＰＤＬＣ素子２００
を用いていたが、この第５の実施形態の照明装置５で
は、各々の部分光を独立して散乱する光散乱手段として
のＰＤＬＣ素子５００を設けた点が相違する。

【００８７】図１５は、第５の実施形態としての照明装
置５の概略構成を示す平面図である。照明装置３と同様
に、この照明装置５も２つのレンズアレイを備えてい
る。図１６に示すように、第１レンズアレイ２５０は複
数の小レンズ２５１をＭ行Ｎ列のマトリックス状に配置
して構成されており、第２レンズアレイ３２０も複数の
小レンズ３２１を同様に配置して構成されている。ま
た、ＰＤＬＣ素子５００は第１レンズアレイ２５０と相
対する面内において複数の領域に分割され、すなわち、
図１７に示すように、小レンズ２５１の配列の仕方に合
わせてＭ×Ｎ個に分割された複数の散乱領域５１０を備
えて構成されている。この散乱領域は、図示しない制御
手段によって、それぞれ別々に制御できるように設定さ
れている。なお、ＰＤＬＣ素子５００を第１レンズアレ
イ２５０に近接して配置する場合には、小レンズ２５１
の配列の仕方に合わせて散乱領域５１０を設定すること
が望ましいが、小レンズ２５１によって光源像が形成さ
れるため、ＰＤＬＣ素子５００を第２レンズアレイ２５
０に近接して配置する場合には、部分光や部分光によっ
て形成される光源像の配列の仕方に合わせて散乱領域５
１０を設定することが望ましい。

【００８８】ところで、ＴＮ型の表示モードを備えた一
般的な液晶装置では、図１８に示すように、コントラス
ト特性が入射角依存性を有し、照明光の液晶装置への入
射角が大きくなるほどコントラスト値は低下する。した
がって、被照明領域９００として、表示特性が入射角依
存性を有する液晶装置を想定した場合には、小さな角度
で被照明領域９００に入射する照明光よりも、大きな角
度で入射する照明光を優先して遮光する形態とすれば、
或いは、小さな角度で被照明領域９００に入射する照明
光の散乱度合いよりも、大きな角度で入射する照明光の
散乱度を優先して増大させる形態とすれば、表示画像の
コントラストを効果的に向上させやすい。

【００８９】そこで、本実施の形態のＰＤＬＣ素子５０
０は、先に図１７に示したように、独立して制御可能な
複数の散乱領域５１０を備えて構成されており、例え
ば、被照明領域９００に入射させる照明光を僅かに減光
する場合には、システム光軸Ｌから離れた周辺部に光源
像を形成する部分光を選択的に散乱させて減光し、減光
の程度が増すにしたがって、散乱させる領域をシステム
光軸Ｌの方向に拡げて行き、減光の程度が最も大きい段
階では中央部付近に光源像を形成する部分光をも散乱さ
せて減光するように、或いは、複数の散乱領域５１０間
において、中央部付近に光源像を形成する部分光の散乱
の程度よりも、システム光軸Ｌから離れた周辺部に光源
像を形成する部分光の散乱の程度を常に増大させるよう
に、ＰＤＬＣ素子５００は制御される。その結果、単一
の散乱領域を備えたＰＤＬＣ素子を用いた場合に比べ
て、照明光全体の減光の程度が同じであっても、投写画
像のさらなる高画質化（例えば高コントラスト化）を実
現することができる。

【００９０】以上のように構成された照明装置５におい
ては、照明装置２または３と同様の効果を実現できると
共に、表示特性が照明光の入射角依存性を有する電気光
学装置を被照明領域９００とした場合には、照明光全体
の減光の程度が同じであっても、より高画質な表示画像
を得ることが可能となる。なお、ＰＤＬＣ素子５００の
散乱領域５１０の設定の仕方は、本実施の形態に限定さ
れず、例えば、図１９（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、同
心略相似形状、マトリックス状、列状、行状などに設定
することもできる。さらに、第１レンズアレイ２５０を
構成する小レンズ２５１や光源像の配列の仕方とは対応
しないように設定してもよく、例えば、一つの小レンズ
２５１や光源像に対して複数の散乱領域５１０が対応す
るように、或いは、複数の小レンズ２５１や光源像に対
して一つの散乱領域５１０が対応するように設定しても
良い。

【００９１】上述したようなＰＤＬＣ素子５００におけ
る散乱領域５１０の設定や制御の仕方は、被照明領域
（電気光学装置）における表示特性を考慮して決定さ
れ、すなわち、電気光学装置における表示画像の高画質
化に不適当な照明光（部分光）から先に減光や減光の程
度を増すように駆動することが望ましい。高画質化に不
適当な照明光とは、例えば、コントラストの低下やフリ
ッカーの増加を招きやすい入射角度の大きな照明光が該
当する。また、図１８に示したように、一般にＴＮ型の
液晶装置ではコントラストの著しい低下を招く逆明視方
向５２０（図１８ではψ＝１３５度の方向）が存在する
ため、この方向に沿って入射する照明光を選択的に減光
すれば、表示画像の高画質化を一層効果的に達成でき
る。 Ｂ．プロジェクタ 上記の照明装置を用いて構成される本発明に係わるプロ
ジェクタについて説明する。

【００９２】（第６の実施形態）図２０は、第６の実施
形態としてのプロジェクタの要部を示す概略構成図であ
る。本実施形態のプロジェクタＡは、画像情報に含まれ
る輝度情報に基づいて光散乱手段であるＰＤＬＣ素子２
００と投写画像を形成する電気光学装置を制御すること
によって、画像情報の内容に応じて投写画像の明るさや
コントラスト特性を制御できる点に特徴を有する。プロ
ジェクタＡでは第３の実施形態で説明した照明装置３
と、照明装置３からの照明光を光変調して画像を形成す
る電気光学装置として透過型の液晶装置７００を用いて
いる。

【００９３】液晶装置７００は照明装置３における被照
明領域９００の位置に配置され、光源１００から射出さ
れた光はＰＤＬＣ素子２００を経て液晶装置７００に入
射し、液晶装置７００で光変調を施されて画像情報を含
んだ光に変換され、投写光学系７１０によってスクリー
ン９１０上に投写画像を形成する。

【００９４】次に、画像情報の取り扱い、及び、ＰＤＬ
Ｃ素子２００と液晶装置７００の駆動手段について説明
する。外部から入力された画像情報である原画像信号８
００は、輝度計算手段８１０と画像制御手段８４０の双
方に伝達される。輝度計算手段８１０では、原画像信号
８００中に含まれる輝度成分の分布を算出し、例えば、
１フィールド或いは１フレーム中の平均輝度レベル、最
大輝度レベル、最小輝度レベルなどを輝度情報信号８１
１として画質制御量計算手段８２０に伝達する。画質制
御量計算手段８２０では、輝度情報信号８１１に基づい
て、ＰＤＬＣ素子２００によって液晶装置７００に入射
させる光量を制御するための輝度制御信号８２１を算出
し、ＰＤＬＣ駆動手段８３０に伝達すると共に、ＰＤＬ
Ｃ素子２００の制御に対応させて、液晶装置７００に表
示する画像信号の信号レベルを制御するための画像制御
信号８２２を算出し、画像制御手段８４０に伝達する。
そして、ＰＤＬＣ駆動手段８３０は、輝度制御信号８２
１に基づいてＰＤＬＣ素子２００を駆動し、ＰＤＬＣ素
子２００を通過する光の角度分布を制御する。一方、画
像制御手段８４０では、画像制御信号８２２と原画像信
号８００とから最終的に表示を行うための画像信号８４
１を生成し、ＬＶ駆動手段８５０はその画像信号８４１
に基づいて液晶装置７００を駆動する。

【００９５】ここで、輝度情報信号８１１と、ＰＤＬＣ
素子２００及び液晶装置７００の制御との関係につい
て、図２１を用いて説明する。図２１は原画像信号にお
ける輝度レベルとプロジェクタＡで表示可能な輝度範囲
の関係を示している。輝度情報信号８１１の３つのパラ
メーターである平均輝度レベル、最大輝度レベル、最小
輝度レベルがともに高い値を示す場合、すなわち、表示
しようとする画像が明るく、暗い部分がない場合には、
ＰＤＬＣ素子２００は非散乱モードとなり、第１レンズ
アレイ２５０によって形成される光源像１５０と第２レ
ンズアレイ３２０を構成する伝達レンズ３２１とにおけ
る寸法形状の関係から、照明光は一切減衰されることな
く液晶装置７００に入射する。この場合、画像制御手段
８４０では原画像信号８００と全く同じ画像信号８４１
が生成され、液晶装置７００ではこの画像信号８４１に
基づいて光変調が行われる。この時、プロジェクタＡが
表示し得る投写画像の明るさの範囲は、液晶装置７００
のコントラスト特性に基づいて、図２１の（Ａ）に示す
Ｗ１〜Ｂ１の範囲となる。

【００９６】一方、輝度情報信号８１１の３つのパラメ
ーターがともに低い値を示す場合、すなわち、表示しよ
うとする画像が暗く、明るい部分がない場合には、ＰＤ
ＬＣ素子２００は散乱モードとなり、形成される光源像
１５０の寸法は伝達レンズ３２１よりも大きくなるた
め、液晶装置７００に入射する照明光量は減少する。こ
の場合、画像制御手段８４０では照明光量の減少に関す
る情報が画像制御信号８２２として伝達され、原画像信
号８００から実際の表示に係わる画像信号８４１、すな
わち照明光量の減少を考慮した画像信号８４１が生成さ
れる。例えば、最大輝度レベルの信号に対しては照明光
量の減少分を補い、最小輝度レベルの信号に対しては照
明光量の減少分を補わないことで、暗い画像を一層暗く
表現できる画像信号８４１を生成する。但し、画像信号
８４１の生成の様式は、電気光学装置の表示特性や観察
者である人間の視覚特性なども考慮して決定されること
が望ましいため、上記の方法には限定されない。そし
て、液晶装置７００ではこの画像信号８４１に基づいて
光変調が行われる。この時、表示し得る投写画像の明る
さの範囲は、図２１の（Ｂ）に示すＷ２〜Ｂ２の範囲と
なり、黒を表現しようとする場合には、（Ａ）の場合に
比べて「黒浮き」が抑えられた、一層暗い黒となる。

【００９７】そして、上記の極端な場合以外の画像に対
しては、輝度情報信号８１１の３つのパラメーターに基
づいて、上記の中間の状態をとるように制御される。

【００９８】以上のように構成された本発明のプロジェ
クタＡでは、投写画像において表示し得る明るさの可変
範囲は図２１の（Ｃ）に示すＷ１〜Ｂ２の範囲となり、
液晶装置７００のコントラスト比を改善することなく、
コントラスト比の向上した投写画像を実現することがで
きる。従来のプロジェクタでは、表示しようとする画像
が全体に暗い場合であっても、液晶装置以外の部分では
明るさの制御ができなかったため、液晶装置の階調デー
タを輝度レベルの低い画像信号に対して有効に割り当て
ることができず、細かな階調表現ができなかった。しか
し、本発明のプロジェクタＡでは、液晶装置に加えて、
照明系においても明るさの制御が可能であるため、液晶
装置７００に入射する照明光量の制御と液晶装置７００
における階調表現とを組み合わせて表示画像の輝度レベ
ルを制御することができる。すなわち、表示しようとす
る画像が全体に暗い場合には、照明系によって画像の最
小輝度レベル（図２１のＢ２レベル）を、照明系と液晶
装置の階調表現によって最大輝度レベル（同Ｗ１レベ
ル）を表現することで、画像が有する階調変化の範囲に
対して液晶装置７００の階調データをより多く割り当て
ることができるため、有限の階調表現しかできない液晶
装置７００であっても、より細かな階調表現を実現する
ことができる。

【００９９】しかも、上記の制御を１フィールド或いは
１フレーム毎に自動的に行うようにシステムを構築すれ
ば、ほとんどリアルタイムで投写画像の内容に応じてコ
ントラスト比、階調性、明るさを可変でき、黒の表現性
に優れた高画質な投写画像を表示することができる。も
ちろん、観察者の好みに応じて上記の制御を行えるよう
にシステムを構築しても良い。さらに、表示しようとす
る画像が全体に暗い場合には、照明系によって電気光学
装置に入射する照明光量を減少できるため、耐光性が十
分に高いとは言い難い電気光学装置を使用する場合であ
っても電気光学装置の長寿命化を図ることができる。ま
た、照明光量の減少によって電気光学装置における発熱
量も低減できるため、電気光学装置を冷やす冷却装置の
負荷を低減して冷却装置の低騒音化を実現することがで
きる。

【０１００】（第７の実施形態）図２２は、第７の実施
形態としてのプロジェクタの要部を示した概略構成図で
ある。本実施形態のプロジェクタＢでは、プロジェクタ
が設置された場所の明るさ、すなわち環境光を検知する
光センサーからの情報に基づいて光散乱手段であるＰＤ
ＬＣ素子２００を制御し、環境光の状態に対応して投写
画像の明るさを制御できる点に特徴を有する。

【０１０１】光センサー８８０はプロジェクタＢが設置
された場所における環境光の明るさを検出し、環境光信
号８８１として輝度制御手段８６０に伝達する。輝度制
御手段８６０では環境光信号８８１に基づいて輝度制御
信号８２１を算出し、ＰＤＬＣ駆動手段８３０は輝度制
御信号８２１に基づいてＰＤＬＣ素子２００を駆動し、
ＰＤＬＣ素子２００を通過する光の角度分布を制御す
る。ここで、環境光信号８８１と、ＰＤＬＣ素子２００
の制御との関係について説明する。環境光が明るい場合
には、ＰＤＬＣ素子２００は非散乱モードとなり、照明
光は一切減衰されることなく液晶装置７００に入射す
る。一方、環境光が暗い場合には、ＰＤＬＣ素子２００
は散乱モードとなり、液晶装置７００に入射する照明光
量は減少する。

【０１０２】以上のように構成された本発明のプロジェ
クタＢでは、プロジェクタが置かれた環境の明るさに応
じて、明るさを自動的に、或いは、観察者の好みに応じ
て調節することができるため、観察者にとって見やす
く、高画質な投写画像を表示することができる。また、
スクリーン９１０に差し込む外光を光センサー８８０で
検出し、その結果に基づいて投写画像の明るさを制御す
る構成としても良い。例えば、スクリーン９１０に外光
や環境光が差し込まない場合には減光した状態で投写画
像を表示し、外光や環境光が差し込む場合には表示画像
のコントラスト低下を招いて見づらくなるため、減光を
せずに投写画像を表示することで表示画像のコントラス
トを高めて見やすくすることができる。なお、本例の構
成を先のプロジェクタＡに組み入れることも可能である
ため、その場合には、投写画像の内容、環境光の明る
さ、観察者の好みなどのパラメーターに基づいて、投写
画像を一層細やかに制御することができる。

【０１０３】Ｃ．その他の変形例 本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲において、種々の様態で実施す
ることが可能であり、例えば、次のような変形も可能で
ある。

【０１０４】１）第１の実施形態で説明したＰＤＬＣ素
子は、マイクロカプセル化された液晶が樹脂中で互いに
孤立して存在する様式の高分子分散型液晶装置であった
が、３次元網目状高分子構造体の中で液晶が連続して存
在する様式の高分子分散型液晶装置（ＰＮＬＣ素子：Ｐ
ｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙ
ｓｔａｌ）を光散乱手段として用いても良く、ＰＤＬＣ
素子の場合と同様の作用、効果を実現することができ
る。なお、ＰＮＬＣ素子において光散乱を生じるメカニ
ズムはＰＤＬＣ素子の場合と同じである。ＰＤＬＣ素子
は、散乱モード時の散乱性が高く、ＰＮＬＣ素子に比べ
て応答速度が速いなどの特徴があり、一方、ＰＮＬＣ素
子は、非散乱モード時の光透過率が高く、ＰＤＬＣ素子
に比べて駆動電圧が低く、製造が容易で、低コスト化し
やすいなどの特徴がある。

【０１０５】さらには、樹脂や３次元網目状高分子構造
体の中に分散させた液晶を用いることなく、液晶を動的
散乱モードで駆動する様式の液晶装置を本発明の光散乱
手段として使用することができる。液晶分子の長軸に対
して直角方向に永久双極子モーメントを持つ液晶では、
電界あるいは電圧の印加によって配向状態が異なる多数
の分域を生じ、それらの分域の境界では光が散乱され、
その散乱の程度は印加する電界あるいは電圧に比例す
る。動的散乱モードで駆動する液晶装置は構造が簡単で
あり、製造しやすいという特徴がある。

【０１０６】２）光散乱手段であるＰＤＬＣ素子やＰＮ
ＬＣ素子では、液晶の種類や樹脂或いは３次元網目状高
分子構造体中での液晶の配向の仕方によっては、電界あ
るいは電圧を印加した場合に屈折率が整合されずに散乱
モードとなり、逆に、電界あるいは電圧を印加しない場
合に屈折率が整合されて非散乱モードとなる様式の高分
子分散型液晶装置も実現可能であり、そのようなＰＤＬ
Ｃ素子並びにＮＣＡＰ素子やＰＮＬＣ素子を光散乱手段
として用いても、本発明と同様の効果を実現することが
できる。

【０１０７】３）上記のプロジェクタＡ、Ｂでは、電気
光学素子として透過型の液晶装置を用いていたが、反射
型の液晶装置を用いたプロジェクタや、液晶以外の電気
装置、例えば、テキサスインスツルメント社のＤＭＤ装
置を用いたプロジェクタに対しても、本発明の照明装置
を採用することができる。なお、ＤＭＤは、テキサスイ
ンスツルメント社の登録商標である。さらに、プロジェ
クタの形態としては、前面投写型のプロジェクタや背面
投写型のプロジェクタにおいても本発明の照明装置を採
用することができる。

【０１０８】４）ランプに投入する電力量を変えること
で射出光量を調節可能ないわゆる調光ランプを本発明の
照明装置に使用すれば、被照明領域を照明する光量をよ
り広範囲に渡って制御することができるため、投写画像
を一層細やかに制御することが可能となる。但し、一般
的な調光ランプでは、瞬時の調光を行えないため、調光
ランプを併用した場合でも、本発明の有効性は失われな
い。

【０１０９】

【発明の効果】上述したように本発明の照明装置は、光
源と被照明領域との間に光散乱手段を備えているため、
外部からの制御情報によって光散乱手段から射出される
光の角度分布を変え、所望の角度分布を有する照明光に
変換することで、被照明領域に入射する照明光量を制御
することができる。したがって、調光を瞬時に行うこと
ができないランプを用いた場合であっても、被照明領域
における明るさを瞬時に制御する照明装置を実現するこ
とができる。

【０１１０】また、本発明の構成は、光分割手段を備え
ることで被照明領域において略均一な照度分布を得る照
明装置や、光分割手段と偏光変換素子を備えることで被
照明領域において略一種類の偏光による略均一な照度分
布を得る照明装置に対しても適用することができ、上記
と同様の効果を得ることができる。

【０１１１】さらに、本発明の照明装置を用いて構成し
たプロジェクタでは、電気光学装置のコントラスト比を
改善することなく、コントラスト比の向上した投写画像
を実現することができ、また、投写画像の内容に応じて
コントラスト比、階調性、明るさを可変でき、黒の表現
性に優れた高画質な投写画像を表示することができる。
さらに、プロジェクタが置かれた環境の明るさに応じ
て、明るさを自動的に、或いは、観察者の好みに応じて
調節することができ、観察者にとって見やすく、高画質
な投写画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態としての照明装置１の概略構
成を示す平面図である。

【図２】 ＰＤＬＣ素子の構造と機能を説明するための
概略断面図であり、（Ａ）は電界を印加していない状態
を、（Ｂ）は電界を印加した状態を示している。

【図３】 ＰＤＬＣ素子において、印加する電圧と射出
される光の角度分布状態の関係を示す説明図である。

【図４】 第２の実施形態としての照明装置２の概略構
成を示す平面図である。

【図５】 照明装置２にける遮光素子の光透過部と光源
像との寸法形状の関係を説明するための図であり、
（Ａ）は光透過部と光源像の寸法がほぼ等しい場合を、
（Ｂ）は光透過部よりも光源像の寸法が大きい場合を示
している。

【図６】 第３の実施形態としての照明装置３の概略構
成を示す平面図である。

【図７】 第３の実施形態の変形例としての照明装置３
Ａの概略構成を示す平面図である。

【図８】 第４の実施形態としての照明装置４の概略構
成を示す平面図である。

【図９】 第４の実施形態の変形例１としての照明装置
４Ａの概略構成を示す平面図である。

【図１０】 照明装置４Ａに使用される遮光素子アレイ
の概略構成を示す平面図であり、（Ａ）は光透過部が偏
光分離面の開口部と一致している場合を、（Ｂ）は光透
過部が光源像の寸法形状と略一致している場合を示して
いる。

【図１１】 第４の実施形態の変形例２としての照明装
置４Ｂの概略構成を示す平面図である。

【図１２】 第４の実施形態の変形例３としての照明装
置４Ｃの概略構成を示す平面図である。

【図１３】 第４の実施形態の変形例４としての照明装
置４Ｄの概略構成を示す平面図である。

【図１４】 第４の実施形態の変形例５としての照明装
置４Ｅの概略構成を示す平面図である。

【図１５】 第５の実施形態としての照明装置４の概略
構成を示す平面図である。

【図１６】 レンズアレイのマトリックス構造の説明図
である。

【図１７】 照明装置５のＰＤＬＣ素子の概略構成を示
す平面図である。

【図１８】 ＴＮ型の表示モードを備えた液晶装置にお
けるコントラスト特性の一例を説明する図である。

【図１９】 散乱領域の配置の仕方を説明する図であ
り、（Ａ）は同心略相似形状に、（Ｂ）はマトリックス
状に、（Ｃ）は列状に、（Ｄ）は行状に、各々散乱領域
を配列した場合を示している。

【図２０】 第６の実施形態としてのプロジェクタＡの
要部を示す概略構成図である。

【図２１】 原画像信号における輝度レベルとプロジェ
クタＡで表示可能な輝度範囲の関係を示す図である。

【図２２】 第７の実施形態としてのプロジェクタＢの
要部を示す概略構成図である。

【符号の説明】

Ａ、Ｂ プロジェクタ Ｌ 照明光軸 １、２、３、３Ａ、４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４
Ｅ、５ 照明装置 １００ 光源 １１０ ランプ １２０ 放物面リフレクター １２１ 楕円面リフレクター １３０ 集光素子 １５０ 光源像 １５５ 集光像 １６０，１７０ 遮光素子 １６１，１７１ 光透過部 １６２，１７２ 遮光部 ２００、５００ ＰＤＬＣ素子 ２１０ 液晶 ２１１ マイクロカプセル ２１２ 樹脂 ２２０ 透明電極 ２３０ 透明基板 ２４０ 入射光 ２５０ 第１レンズアレイ ２５１ 小レンズ ２６０ ガラスロッド ２６１ 入射端面 ２６２ 射出端面 ２６３ 反射面 ２７０ 集光レンズ ３００ 伝達レンズ ３１０ リレーレンズ ３１１ 第１リレーレンズ ３１２ 第２リレーレンズ ３２０、３２５、３３０ 第２レンズアレイ ３２１、３２６、３３１ 伝達レンズ １７０ 遮光素子アレイ ４００、４５０、４５１ 偏光変換素子 ４１０ 偏光分離素子アレイ ４２０ 偏光分離面 ４２１ 反射面 ４２５、４２６ 開口部 ４３０ λ／２波長板 ４４０ 重畳レンズ ４５１ 直角プリズム ４５２ 平行平板ガラス ４５３ 入射端面 ４５４ 射出端面 ４６０、４６１ 偏光分離素子 ５１０ 散乱領域 ５２０ 逆明視方向 ６００ 平行化レンズ ７００ 液晶装置 ７１０ 投写光学系 ８１０ 輝度計算手段 ８２０ 画質制御量計算手段 ８３０ ＰＤＬＣ駆動手段 ８４０ 画像制御手段 ８５０ ＬＶ駆動手段 ８６０ 輝度制御手段 ８８０ 光センサー ９００ 被照明領域 ９１０ スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０２Ｆ 1/1334 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｂ ５Ｃ０５８ 1/13357 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｒ // Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆターム(参考） 2H088 EA33 EA37 EA40 GA06 GA10 HA10 HA25 HA28 JA02 MA01 MA02 MA13 2H089 HA03 HA04 JA03 JA04 RA02 TA11 TA15 TA16 TA17 TA18 UA05 2H091 FA10Z FA29Z FA31Z FD22 HA02 JA01 JA02 LA17 MA07 2H099 AA12 BA09 CA02 CA08 DA05 3K042 AA01 AC06 BE09 5C058 BA08 EA01 EA02 EA11 EA12 EA26 EA42 EA51

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と被照明領域との間に電界の印加に
   応じて散乱性を変化させる光散乱手段を配置してなり、
   前記光散乱手段に印加する電界の制御によって前記被照
   明領域に入射する照明光の強度を制御可能としたことを
   特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 光源と、前記光源からの光を集光して光
   源像を形成する集光素子と、前記光源像が形成される位
   置付近に配置された光伝達手段と、を配置してなる照明
   装置であって、 前記光源と前記光伝達手段との間に、電界の印加に応じ
   て散乱性を変化させる光散乱手段を配置してなり前記光
   散乱手段に印加する電界の制御によって、前記光伝達手
   段が被照明領域に伝達する光の量を変化させて、前記被
   照明領域に入射する照明光の強度を制御可能としたこと
   を特徴とする照明装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記光伝達手段の入射部に入射しない光を遮蔽する遮光
   手段を備えることを特徴とする照明装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、 前記集光素子は、前記光源からの光を複数の部分光に分
   割すると共に集光して、複数の前記光源像を形成する光
   分割手段であって、 前記光伝達手段は、前記複数の部分光を前記被照明領域
   上で重畳する、 ことを特徴とする照明装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記光散乱手段は、前記光分割手段の入射側或いは射出
   側の少なくとも一方の側に配置されることを特徴とする
   照明装置。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５において、 前記光分割手段は、前記被照明領域と略相似形の形状を
   有する複数の集光素子を備えて構成される集光素子アレ
   イであり、 前記光伝達手段は、複数の伝達レンズを備えて構成され
   るレンズアレイであることを特徴とする照明装置。
7. 【請求項７】 請求項４または請求項５において、 前記光分割手段は、入射端面から入射した前記光源から
   の光を複数対の反射面にて反射させ、複数の部分光に分
   割して射出端面から射出する導光体と、前記導光体の射
   出側に配置された集光レンズとを備え、前記射出端面は
   被照明領域と略相似形の形状を有していることを特徴と
   する照明装置。
8. 【請求項８】 請求項４において、 さらに、前記光伝達手段の入射側、射出側、中間のいず
   れかの位置に、入射光の偏光方向を揃える偏光変換素子
   が配置されている、 ことを特徴とする照明装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、 前記光散乱手段は、前記光分割手段の入射側或いは射出
   側の少なくとも一方の側に配置されることを特徴とする
   照明装置。
10. 【請求項１０】 請求項８または請求項９において、 前記光分割手段は、前記被照明領域と略相似形の形状を
    有する複数の集光素子を備えて構成された集光素子アレ
    イであり、 前記偏光変換素子は、偏光分離部と偏光回転部とを備え
    て構成され、 前記偏光分離部は、互いに平行に配置された一対の偏光
    分離面と反射面とを複数組備えた偏光分離素子アレイで
    あって、入射光を偏光方向が互いに直交する２種類の偏
    光光に分離しすると共に、略同じ方向に向けて射出し、 前記偏光回転部は、前記偏光分離部からの２種類の偏光
    光の内、少なくとも一方の偏光方向を回転させて、偏光
    方向が揃った略一種類の偏光光に変換し、 前記光伝達手段は、複数の伝達レンズを備えて構成され
    るレンズアレイを備えることを特徴とする照明装置。
11. 【請求項１１】 請求項８または請求項９において、 前記光分割手段は、入射端面から入射した前記光源から
    の光を複数対の反射面にて反射させ、複数の部分光に分
    割して射出端面から射出する導光体と、前記導光体の射
    出側に配置された集光レンズとを備え、前記射出端面は
    被照明領域と略相似形の形状を有しており、 前記偏光変換素子は、偏光分離部と偏光回転部とを備え
    て構成され、 前記偏光分離部は、互いに平行に配置された一対の偏光
    分離面と反射面とを複数組備えた偏光分離素子アレイで
    あって、入射光を偏光方向が互いに直交する２種類の偏
    光光に分離すると共に、略同じ方向に向けて射出し、 前記偏光回転部は、前記偏光分離部で分離された前記２
    種類の偏光光の内、少なくとも一方の偏光方向を回転さ
    せて、偏光方向が揃った略一種類の偏光光に変換するこ
    とを特徴とする照明装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０または請求項１１におい
    て、 前記光伝達手段の特定の入射部に入射しない光を遮蔽す
    る遮光手段を、前記部分光、或いは前記偏光光のそれぞ
    れに対応するように備えることを特徴とする照明装置。
13. 【請求項１３】 請求項８または請求項９において、 前記光分割手段は、前記被照明領域と略相似形の形状を
    有する複数の集光素子を備えて構成された集光素子アレ
    イであり、 前記偏光変換素子は、偏光分離部と偏光回転部とを備え
    て構成され、 前記偏光分離部は、偏光分離面と反射面とを備えた偏光
    分離素子であって、非偏光光を偏光方向が互いに直交す
    る２種類の偏光光に分離して前記偏光回転部に射出し、 前記偏光回転部は、前記偏光分離部で分離された前記２
    種類の偏光光の内、少なくとも一方の偏光方向を回転さ
    せて、偏光方向が揃った略一種類の偏光光に変換し、 前記光伝達手段は、複数の伝達レンズを備えて構成され
    るレンズアレイであることを特徴とする照明装置。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至請求項３のいずれかにお
    いて、 前記光散乱手段は、光散乱性の制御が独立して可能な複
    数の散乱領域を備えることを特徴とする照明装置。
15. 【請求項１５】 請求項４乃至請求項１３のいずれかに
    おいて、 前記光散乱手段は、光散乱性の制御が独立して可能な複
    数の散乱領域を備えることを特徴とする照明装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５において、 前記散乱領域は、前記光分割手段を構成する前記集光素
    子の配列の仕方に対応して形成されることを特徴とする
    照明装置。
17. 【請求項１７】 請求項１５において、 前記散乱領域は、前記光分割手段によって形成される光
    源像の配列の仕方に対応して形成されることを特徴とす
    る照明装置。
18. 【請求項１８】 請求項１５において、 前記散乱領域は、前記光分割手段によって生成される前
    記複数の部分光毎に形成されることを特徴とする照明装
    置。
19. 【請求項１９】 請求項１５において、 被照明領域が表示特性に照明光の入射角依存性を有する
    場合には、前記複数の散乱領域のうち、該表示特性を悪
    化させる部分光を通過させる散乱領域の散乱の程度を、
    他の散乱領域に優先して増大させることを特徴とする照
    明装置。
20. 【請求項２０】 請求項１９において、 前記表示特性がコントラスト特性である場合には、前記
    複数の散乱領域のうち、前記被照明領域への入射角が大
    きな部分光を通過させる散乱領域の散乱の程度を、他の
    散乱領域に優先して増大させることを特徴とする照明装
    置。
21. 【請求項２１】 請求項１９において、 前記表示特性がコントラスト特性である場合には、前記
    光散乱手段を複数の同心略相似形状の散乱領域を備えて
    構成し、前記複数の散乱領域のうち、前記光散乱手段の
    外周辺部に位置する前記散乱領域の散乱の程度を、他の
    散乱領域に優先して増大させることを特徴とする照明装
    置。
22. 【請求項２２】 請求項１乃至請求項２１のいずれかに
    おいて、 前記光散乱手段は、ＰＤＬＣ型或いはＮＣＡＰ型の高分
    子分散型液晶装置であることを特徴とする照明装置。
23. 【請求項２３】 請求項１乃至請求項２１のいずれかに
    おいて、 前記光散乱手段は、ＰＮＬＣ型の高分子分散型液晶装置
    であることを特徴とする照明装置。
24. 【請求項２４】 請求項１乃至請求項２１のいずれかに
    おいて、 前記光散乱手段は、動的散乱モードで駆動される液晶装
    置であることを特徴とする照明装置。
25. 【請求項２５】 請求項１乃至請求項２４のいずれかに
    記載の照明装置と、外部からの画像情報に応じて光の強
    度を変調する電気光学装置と、前記電気光学装置によっ
    て変調された光を投写する投写光学系とを備えるプロジ
    ェクタ。
26. 【請求項２６】 請求項２５において、 前記画像情報に応じて前記光散乱手段に印加する電界を
    変化させて、前記電気光学装置に入射する照明光の強度
    を制御可能とすると共に、前記照明光の制御に対応させ
    て前記電気光学装置で表示する画像情報を制御可能とし
    たことを特徴とするプロジェクタ。
27. 【請求項２７】 請求項２５において、 プロジェクタが設置された環境の明るさに応じて前記光
    散乱手段に印加する電界を変化させて、前記電気光学装
    置に入射する照明光の強度を制御可能としたことを特徴
    とするプロジェクタ。