以下添付図面を参照しながら、本発明の� ��施の形態について説明する。なお、以下の� ��施の形態は、本発明を具体化した一例であ� ��て、本発明の技術的範囲を限定する性格の� ��のではない。

 図1は、本発明の実施の形態における液晶 表示装置の構成を示す正面図であり、図2は� �図1に示す矢印Aの方向から液晶表示装置を見 た側面図である。図1に示す液晶表示装置200� �、レーザ背面照射装置100と、液晶パネル5と� ��備える。レーザ背面照射装置100は、レーザ� ��源1、分岐光学系101及び複数の照明光学系102 を備える。分岐光学系101は、ビームスプリッ タ11~15及びミラー16で構成され、照明光学系10 2は、第1の反射素子2及び第2の反射素子3で構� ��される。

 レーザ光源1は、レーザ光を出射する。分 岐光学系101は、レーザ光源1から出射された� �ーザ光を複数に分岐する。複数の照明光学� �102は、液晶パネル5を背面から照明する。液� ��パネル5は、光強度を二次元的に変調する二 次元空間変調素子である。複数の照明光学系 102は、分岐光学系101によって分岐された複数 のレーザ光を拡大して、複数の領域に分割さ れた液晶パネル5の各領域をそれぞれ照明す� �。

 まず、本構成の動作の仕組みに関して説� ��する。まず、レーザ光20をN本のレーザ光に� ��岐する分岐光学系101に関して説明する。こ� ��では、分岐光学系101が、レーザ光20を、縦3� ��、横4行のN=3列×4行=計12本のレーザ光に分割 する例に関して説明する。

 レーザ光源1から出射したレーザ光20は、� ��ームスプリッタ11にて、所定の光量比に分� �される。ビームスプリッタ11を透過したレー ザ光21は、まずビームスプリッタ14に到着す� �。ビームスプリッタ14は、所定割合の光量を 反射してレーザ光22を生成する。ビームスプ� ��ッタ14を透過した所定光量のレーザ光は、� �にビームスプリッタ15に到着する。ビームス プリッタ15は、所定割合の光量を反射してレ� ��ザ光23を生成する。ビームスプリッタ15を透 過した所定光量のレーザ光は、次にミラー16� ��到着する。最終的に、ミラー16に到着した� �ーザ光は、ミラー16で略全反射してレーザ光 24となる。以上で、まず縦方向に3列分のレー ザ光を分岐することができる。

 次に、横方向に4行分のレーザ光を分岐す る方法について説明する。レーザ光20の内、� ��ームスプリッタ11を反射したレーザ光25は、 ビームスプリッタ12で所定の光量比で透過光� ��反射光とに分割される。ビームスプリッタ1 2を透過したレーザ光は、ビームスプリッタ13 に入射し、所定の光量比で透過光と反射光と に分割される。さらに、ビームスプリッタ13� ��透過したレーザ光は、ミラー16で反射して� �中下向きに進行する。ビームスプリッタ12,13 及びミラー16でそれぞれ反射したレーザ光は� ��レーザ光21と同様に図中下向きに進行しな� �ら、各列に配置されたビームスプリッタ及� �ミラーによって反射され、レーザ光26~34とし て所定の位置に到着する。以上の工程を経て 、レーザ光源1を出射したレーザ光20は、縦3� �×横4行=12本のレーザ光に分岐される。以上� �N=12本のレーザ光それぞれが、液晶パネル5を 図1中の破線および実線で区切られたN=12個に� ��割した各領域(セグメント)を照明すること� �なる。

 照明光学系102は、複数配置されており、� ��実施の形態では、縦3列×横4行=12個の照明光 学系102がマトリックス状に配置されている。 例として、N=12本に分割された後のレーザ光24 が照明する液晶パネル5上のセグメント4に関� ��る照明光学系102を図3、図4及び図5を用いて� ��明する。図3は、図1のミラー16で反射したレ ーザ光を液晶パネル5へ導く照明光学系の構� �を示す斜視図であり、図4は、図3に示す照明 光学系の正面図であり、図5は、図3に示す照� ��光学系の側面図である。

 ミラー16で反射したレーザ光24は、第1の� �射素子2で反射し、水平面内に拡散しながら� ��2の反射素子3に向かって進行する。進行し� �レーザ光24は、第2の反射素子3で下向きに反� ��し、二次元的に拡散しながら進行する。進� ��したレーザ光24は、液晶パネル5内のセグメ� ��ト4を照明する。以上の様に、照明光学系102 は、平行ビームを二次元的に拡散し、自身が 担当するセグメントを照明する。以上の構成 により、単一のレーザビームをN個のセグメ� �トに分割して液晶パネル5を照明することが� ��能になる。

 本実施の形態の効果として、例えば以下� ��2つが挙げられる。ひとつは、液晶パネル5� �サイズが大きくなったとしても、単一のレ� �ザ光源のままで、同じ厚さの液晶パネル用� �面照射光学系を構築することが可能になる� �とである。特許文献1に示すようなレーザ装� ��を光源に用いた背面照射装置は、本実施の� ��態のようにセグメントに分けずに単一の光� ��系で液晶パネルを照明する。この場合、液� ��パネルのサイズに比例して、液晶パネルか� ��光源までの光学距離は長くなることになり� ��装置サイズが大型化する。また、液晶パネ� ��のサイズが大きくなった場合でも薄型化を� ��現しようとすると、光学系を折り畳む等の� ��が必要になるため、非球面ミラー等複雑な� ��学系が必要になり、相当なコストアップは� ��れない。

 また、仮に光源としてCCFLの替わりにレー ザ装置を用い、回転多面鏡と走査光学系とを 用いて導光板を照明するような構成で薄型化 を図った場合、画面サイズが大きくなると、 構成する走査レンズのサイズも大きくなる。 そのため、さらには画面サイズ間で走査レン ズの流用ができず、同一の製造工程を使用で きないため、製造適正からも大幅なコストア ップが免れない。また、画面サイズ毎に走査 光学系を構成する走査レンズ等の最適設計が 必要になり、設計工数的にも画面サイズのラ インナップ化に時間がかかることになる。

 それに対し、本実施の形態におけるレー� ��背面照射装置100では、液晶パネルのサイズ� ��大型化しても、セグメントの数を増やせば� ��置の厚さは基本的に変わらないという利点� ��ある。本実施の形態におけるレーザ背面照� ��装置100では、用いる画面のサイズが大型化� ��ても、セグメントの数が増え、ビームスプ� ��ッタ及び反射素子の個数が増えるだけで、� ��スト上昇も最低限に抑えることが可能であ� ��。また、画面サイズのラインナップを増や� ��ても、光学系の設計はセグメントの数を増� ��すだけであり、画面サイズアップの設計が� ��常に簡単であり、また画面サイズ間で部材� ��流用が可能である。そのため、量産効果が� ��きく安いコストでレーザ背面照射装置100を� ��作することが出来る。

 また、光源にLEDを用いた液晶パネル用背� ��照射装置の場合は、一つのLEDで照射できる� ��グメントの大きさは同じであるため、液晶� ��ネルのサイズに応じてLEDの個数は増えるこ� ��になる。液晶パネルのサイズに応じてLEDの� ��数が増えることで、LEDの駆動基板が増える� ��とになり、駆動基板の部品点数も増えるの� ��、コストアップの要因になっていた。しか� ��ながら、本実施の形態のレーザ背面照射装� ��100を用いることで、液晶パネルのサイズが� ��きくなったとしてもレーザ光源の駆動回路� ��個数を増やす必要は無く、単にビームスプ� ��ッタ及び反射素子等の部材が増えるのみで� ��り、コストアップは最小限で済む。また、� ��源にファイバ光源を用いておけば、用いる� ��ァイバ光源を取り替えれば、明るさ(光量)� �び色(波長)をいつでも切り替えることが可能 になるという利点もある。

 また、図1に示す通り、分岐光学系を出射 したレーザ光の全てが同一方向に出射してい る場合、即ち、ビームスプリッタ11を透過し� ��分岐光学系を出射したレーザ光22~24と、ビ� �ムスプリッタ12で反射して分岐光学系を出射 したレーザ光26~28、ビームスプリッタ13で反� �して分岐光学系を出射したレーザ光29~31、ミ ラー16で反射して分岐光学系を出射したレー� ��光32~34が、全て同一の進行方向を向いてい� �場合、複数の照明光学系102の構成が全て同� �であれば、各セグメントを照射するレーザ� �の偏光方向は、全て同一方向になる。

 なお、図1では、N本のレーザ光22~24,26~34の 全てが同じ方向を向いているが、N本のうち� �一部のレーザ光の進行方向が他部のレーザ� �の進行方向に対して真逆方向を向いていて� �構わない。すなわち、複数の照明光学系102� �入射する複数のレーザ光の進行方向は、全� �同一方向又は一部が逆方向を向いていても� �い。

 一般に、液晶パネルは、その前後にクロ� ��ニコルに配置した偏光板で挟んで使用する� ��め、所定の偏光方向以外の成分は画像形成� ��加担しない。すなわち、CCFLやLEDのように出 射する光の偏光方向がランダムであるような 光は、出射光量の半分をロスすることになる 。特殊なフィルムシート等で液晶パネルを透 過しない偏光成分を反射させ、液晶パネルを 透過する偏光成分のみを透過させたとしても 、フィルムシートでの透過損や、導光板内を 伝播する際の透過損等の影響で、20~30%の光量 ロスとなってしまう。

 また、前述のような、光源としてCCFLの替 わりにレーザ装置を用い、回転多面鏡と走査 光学系とを用いて導光板を照明するような構 成で薄型化を図った場合、一度導光板にレー ザ光を入射させると、導光板の中でレーザ光 が散乱粒子等で散乱する。その為、導光板に 入射するレーザ光の偏光方向がそろっていた としても、導光板から出射するレーザ光の偏 光方向は、前述のCCFLやLEDと同様にランダム� �光になってしまい、やはり20~30%の光量ロス� �なってしまう。

 光源にレーザ装置を用いる場合、通常は� ��の偏光方向は揃っている。そのため、上記� ��通り分岐光学系101を出射する複数のレーザ� ��の進行方向が同じになるように構成すれば� ��液晶パネルを照明するレーザ光の偏光方向� ��、そのほとんどが揃うことになる。偏光成� ��が画像形成に寄与する様に液晶パネル前後� ��偏光板の方向を合わせることで、光利用効� ��がCCFLやLED光源に対して大幅に向上するとい う大きな利点がある。

 また、ファイバ光源のように一旦ランダ� ��偏光になった光源であっても図6に示す通り 、偏光方向を合わせることが可能である。図 6は、本実施の形態の第1の変形例に係る液晶� ��示装置の構成を示す正面図である。図6に示 すレーザ背面照射装置103は、ファイバ光源6� �偏光ビームスプリッタ7、1/2波長板8、分岐光 学系101及び複数の照明光学系102を備える。分 岐光学系101は、ビームスプリッタ11~15及びミ� ��ー16から構成され、照明光学系102は、第1の� ��射素子2及び第2の反射素子3から構成されて� ��る。なお、図6において、図1と同じ構成に� �いては同じ符号を付し、説明を省略する。

 ファイバ光源6から出射したレーザ光20は� ��偏光ビームスプリッタ(PBS)7によってP偏光と S偏光とに分岐される。偏光ビームスプリッ� �7は、レーザ光のP偏光成分を透過させ、S偏� �成分を反射させる。反射したS偏光は1/2波長� ��8に入射する。1/2波長板8は、入射したS偏光� ��偏光方向を90°回転させることで、P偏光に� �換する。これにより、1/2波長板8を透過した� ��ーザ光の偏光成分と、偏光ビームスプリッ� ��7を透過したP偏光との偏光方向が揃う事に� �る。各P偏光のビームは、それぞれが担当す� ��セグメントを照明すべく、図6に示すルート を進行しながら、各セグメントへと分岐され ることになる。

 以上の通り、光源として、たとえファイ� ��光源を用いていたとしても非常に簡便な方� ��で偏光方向を合わせることが可能になり、� ��幅な光利用効率の向上を達成することが可� ��になり、低消費電力化にも寄与できる。

 また、背面照射装置に要求される性能と� ��て、輝度均一性の確保がある。本実施の形� ��のレーザ背面照射装置100,103では、下記に示 すように、輝度均一性を確保することが可能 になる。まず、N本に分岐した複数のレーザ� �の光量が、略等しくなっている必要がある� �図1の場合、縦3列×横4行=12本のレーザ光が分 岐されて生成されており、これらのレーザ光 の光量が略同等となっている必要がある。理 想的には、ビームスプリッタ11は、透過率が2 5%であり、反射率が75%であり、ビームスプリ� ��タ12,14は、透過率が66.7%であり、反射率が33. 3%であり、ビームスプリッタ13,15は、透過率� �50%であり、反射率が50%であり、ミラー16は、 反射率が100%であることが望ましい。

 しかし、実際にはビームスプリッタの製� ��ばらつき、内部吸収又は散乱等により、前� ��の理想的な反射率及び透過率を得ることは� ��しく、N本のレーザ光の光量にばらつきが生 じる。その結果、液晶パネルを透過した光の 輝度にばらつきが生じることになる。さらに は、液晶パネルのサイズが大画面化するにし たがって、経由するビームスプリッタの数が 増え、透過率や反射率のばらつきによる光量 の誤差が蓄積され、N本のレーザ光の光量の� �らつきは大きくなる。もちろん、N本のレー� ��光の光量ばらつきを測定して、液晶パネル� ��透過率をセグメント毎に調整して輝度を均� ��にすることも可能である。しかしながら、� ��の場合は、N本のレーザ光の各光量は、最低 のレーザ光量に合わせるため、レーザパワー の損失が大きく、良い策ではない。

 そこで、本実施の形態の第2の変形例にお けるレーザ背面照射装置では、透過率及び反 射率の少なくとも一方が面内で不均一である ビームスプリッタを用いる。具体的には、図 7に示すような、ビームスプリッタの反射面� �で、所定の方向に反射率が増大しているよ� �なビームスプリッタ17を用いることで、分岐 された複数のレーザ光の輝度を均一にするこ とができる。図7は、本実施の形態の第2の変� ��例におけるビームスプリッタの構成を示す� ��である。なお、ビームスプリッタ以外の構� ��は、図1に示すレーザ背面照射装置100と同じ であるので説明を省略する。

 すなわち、ビームスプリッタ17は、入射� �35を反射光36と透過光37とに分岐する。ビー� �スプリッタ17は、中心部分17aの反射率が設計 中心の値であり、中心部分17aからビームスプ リッタ17の上端部17bに向かって反射率が低下� ��、中心部分17aから下端部17cに向かって反射� ��が増大するようなND(Neutral Density)フィルタ� �ートが施されている。すなわち、ビームス� �リッタ17は、中心部分17aから矢印Y1方向に沿� ��て反射率が徐々に低下し、中心部分17aから� ��印Y2方向に沿って反射率が徐々に増大して� �る。

 反射光が不足している場合には、ビーム� ��プリッタ17の位置を上げ、反射光が強すぎ� �場合には、ビームスプリッタ17の位置を下げ る。これにより、分岐光学系101によって分岐 されるレーザ光は所望の光量を得ることが可 能になり、分岐された複数のレーザ光の輝度 を均一にすることができる。この場合、レー ザ背面照射装置100は、ビームスプリッタ17を� ��下方向、すなわち反射率が変化している方� ��に沿って移動させる移動機構をさらに備え� ��。なお、移動機構は、ユーザにより手動で� ��ームスプリッタ17を移動させてもよいし、� �ータ等を用いて自動でビームスプリッタ17を 移動させてもよい。

 また、本実施の形態では、反射率の変動� ��向を上下方向にしているが、本発明は特に� ��れに限定されず、もちろん反射率の変動方� ��を左右方向にしてもよい。さらに、図1の分 岐光学系101を構成する全てのビームスプリッ タを図7に示すビームスプリッタ17で構成して もよく、また、一部のビームスプリッタを図 7に示すビームスプリッタ17で構成してもよい 。

 さらに、ビームスプリッタ17は、反射率� �変化させているが、本発明は特にこれに限� �されず透過率を変化させてもよく、透過率� �び反射率の少なくとも一方が調整可能であ� �。

 また、N本に分岐した各レーザ光22~24、26~3 4の一部を図示していないビームスプリッタ� �分岐して各N本のレーザ光の光量をセンサで� ��ニタしておき、各N本のレーザ光を生成する ビームスプリッタにアクチュエータを付けて おくことで、自動でミラーの位置を調整して 光量を最適化する機構を持たせておくとさら に良い。図8は、本実施の形態の第3の変形例� ��係るレーザ背面照射装置の分岐光学系及び� ��明光学系の構成を示す正面図である。

 図8に示すように、レーザ背面照射装置100 は、ビームスプリッタ51、センサ52、制御部53 及びアクチュエータ54をさらに備える。なお� ��ビームスプリッタ15の構成は、図7に示すビ� ��ムスプリッタ17と同じ構成である。ビーム� �プリッタ51は、ビームスプリッタ15によって� ��射されたレーザ光23をセンサ52に向けて反射 させるとともに、第1の反射素子2へ透過させ� ��。センサ52は、ビームスプリッタ51によって 反射したレーザ光の光量を検出する。制御部 53は、アクチュエータ54の駆動を制御し、セ� �サ52によって検出された光量に応じた駆動信 号をアクチュエータ54に出力する。アクチュ� ��ータ54は、制御部53によって出力された駆動 信号に応じてビームスプリッタ15を移動させ� ��レーザ光のビームスプリッタ15への入射位� �を変化させる。なお、アクチュエータ54は、 調整部の一例に相当する。

 次に、本実施の形態の第3の変形例におけ るレーザ背面照射装置の光量調整動作につい て説明する。まず、制御部53は、アクチュエ� ��タ54を駆動し、ビームスプリッタ15を初期位 置に移動させる。なお、この初期位置とは、 反射率が設計中心の値である中心部分にレー ザ光が入射する位置である。次に、レーザ光 源1は、レーザ光を出射する。そして、ビー� �スプリッタ15を反射したレーザ光は、ビーム スプリッタ51によって反射され、センサ52に� �射する。センサ52は、入射したレーザ光の光 量を検出する。

 次に、制御部53は、センサ52によって検出 された光量を予め定められている所定の光量 と比較する。そして、制御部53は、光量が不� ��していると判断した場合、反射率が増大す� ��方向へビームスプリッタ15を移動させる駆� �信号をアクチュエータ54へ出力する。また、 制御部53は、光量が強すぎると判断した場合� ��反射率が低下する方向へビームスプリッタ1 5を移動させる駆動信号をアクチュエータ54へ 出力する。さらに、制御部53は、検出された� ��量が所定の光量と一致していると判断した� ��合、ビームスプリッタ15を停止させる駆動� �号をアクチュエータ54へ出力する。

 このように、ビームスプリッタ15によっ� �分岐されたレーザ光の光量がセンサ52によっ て検出される。そして、アクチュエータ54に� ��って、検出される光量が所定の光量となる� ��置にビームスプリッタ15が移動される。

 この構成により、例えば、テレビ鑑賞中� ��積極的に任意箇所の光量を向上、低下させ� ��ことも可能になる。例えば、制御部53は、� �面中央部のレーザ光27とレーザ光30との光量� ��向上する様に、ビームスプリッタ15の反射� �を調整する。これにより、テレビ鑑賞中に� �常注視する画面中央部の輝度を上げること� �可能になり、レーザ光源1の光量を上げるこ� ��なく、画像の視認性を上げることが可能に� ��る。

 また、液晶パネルに送られる画像データ� ��応じてビームスプリッタの透過率及び反射� ��の少なくとも一方を調整してもよい。例え� ��、制御部53は、映画等を鑑賞する際に、夜� �シーン等で画像上暗部になるセグメントに� �しては、セグメントに入射するレーザ光の� �量が下がるようにビームスプリッタ15の位置 を調整して反射率を下げる。これにより、液 晶パネルに入射するレーザ光の光量を下げる ことが可能になり、コントラストを向上させ ることができる。もちろん、ミラー16もビー� ��スプリッタ17と同様に反射率を不均一にし� �おけば、画面上のトータル光量を下げるこ� �が可能になるので、画面全体の光量をアク� �ィブに制御することが可能になる。

 以上の施策により、セグメント間の輝度� ��らつきを均一化することができ、さらにコ� ��トラストを向上させることができる。次に� ��セグメント内の輝度ばらつきを均一化する� ��に関して説明する。図9は、本実施の形態に おいて、第2の反射素子3にシリンダーレンズ� ��用いた照射光学系の側面図であり、図10は� �本実施の形態において、各セグメントの端� �をオーバラップさせて輝度を均一化する照� �光学系の側面図である。

 照明光学系102を構成する第1の反射素子2� �第2の反射素子3とは、通常はシリンダーミラ ー等で構成することが考えられる。その場合 、図9に示す通り、レーザ光源1から出射され� ��レーザ光のビームプロファイル41は、通常� �ガウシアン分布になっている。そのため、� �射角が大きいほど、光量は低下するので、� �リンダーミラー40で反射したレーザ光は、ビ ームプロファイル42に示すように、反射端部� ��の光量が低下することとなる。さらに、例� ��ば図4の点線で囲んだ四角の頂点付近では、 偏光がある程度回転しているため、光量が低 下することが考えられる。

 したがって、照明光学系102によって照明� ��れるセグメントを単にタイルを並べるよう� ��隙間なく並べただけでは、各セグメントの� ��合部付近で、光量が低下することになり、� ��像を見た時に輝度ばらつきとなる。そこで� ��図10に示す通り、各セグメントの端部が互� �にオーバラップするように各照明光学系102� �配置する。これにより、液晶パネル5に照射� ��れるレーザ光を、ビームプロファイル43に� �すように、略均一な光量分布にすることが� �能になる。

 図10では、第2の反射素子3をシリンダーミ ラー40とした時の様子を図示しているが、同� ��ことが図3等に示す第1の反射素子2をシリン� ��ーミラーとした時にももちろん言える。よ� ��て、図1の破線で示したセグメント4の通り� �偏光方向も考慮して各セグメント4が二次元� ��にオーバラップするように配置することで� ��輝度ばらつきの無い、均一な画像を得るこ� ��が可能になる。この時、複数の照明光学系1 02のそれぞれによって照明される液晶パネル5 上の各セグメント4の面積の総和は、液晶パ� �ル5の面積よりも大きくなることになる。

 なお、図9及び図10では、第2の反射素子3� �シリンダーミラー40としたときの例を示して いるが、第2の反射素子3をレンチキュラミラ� ��にするとさらによい。そうすることで、シ� ��ンダーミラーの時よりも輝度の均一性が向� ��するため、オーバラップ面積が小さくても� ��度均一化を図ることができることになり、� ��グメントの数、すなわち照明光学系102の数� ��少なくすることができ、コストダウンに繋� ��る。

 また、本実施の形態では、図11に示す通� �、レーザ光をレンチキュラレンズ44で広げて 平面ミラー45で折り返す構成でも実現するこ� ��が可能である。図11は、本実施の形態にお� �て、第2の反射素子にレンチキュラレンズと� ��面ミラーとを用いた照射光学系の側面図で� ��る。しかしながら、一般にレンチキュラレ� ��ズはレンチキュラミラー等の反射素子と比� ��して広げられるビームの角度が狭い。その� ��め、レンチキュラミラーを使用した場合と� ��較して、平面ミラー45(第2の反射素子3)から� ��晶パネル5までの光路長が長くなる。

 その結果、図11に示す通り平面ミラー45を 用いて折り返す構成であっても、レンチキュ ラレンズ44近くに平面ミラー45を配置してレ� �ザ光を折り曲げると、平面ミラー45から液晶 パネル5までの距離が長くなり、薄型化が困� �である。逆に、レンチキュラレンズ44から離 れた位置に平面ミラー45を配置してレーザ光� ��折り曲げると、すでにビームが拡散してい� ��ため、平面ミラー45の長さが長くなり、装� �としてやはり薄型化が困難である。

 一方、図10の様に第2の反射素子3としてシ リンダーミラーやレンチキュラミラーを用い ると、ミラーの曲率半径を小さくすることで 反射後の広がり角が広くできるため、シリン ダーミラー40から液晶パネル5までの距離を短 くすることが可能になり、装置を薄型化する ことができる。また、反射素子であるために レーザ光源にR(赤)、G(緑)及びB(青)の三色を用 いたとしても、透過素子で見られるような屈 折率分散による色ずれの発生が無く、良好な 画像を得ることができる。

 続いて、セグメント内の輝度ばらつきを� ��一化する他の方法に関して図12を用いて説� �する。図9~図11では、反射素子としてシリン� ��ーミラーやレンチキュラミラー等で反射さ� ��ることで、反射素子を動作させること無く� ��晶パネル5を照明しているが、図12では、反� ��素子を動作させて照明する。

 図12は、本実施の形態の第4の変形例にお� ��て、N個の照明光学系のうちの一つを拡大し た図である。第1の反射素子2と第2の反射素子 3とは、それぞれ平面ミラー9と平面ミラー10� �で構成され、それぞれ回転軸を中心として� �転振動させる。平面ミラー9は、鉛直軸を中� ��として回転振動することでレーザ光を一次� ��的に走査する。平面ミラー10は、水平軸を� �心として回転振動することで平面ミラー9を� ��射したレーザ光を二次元的に走査する。第1 のミラー駆動部61は、照射面に垂直な方向に� ��った鉛直軸を回転軸として平面ミラー9を回 転振動させる。第2のミラー駆動部62は、照射 面に平行な方向に沿った水平軸を回転軸とし て平面ミラー10を回転振動させる。なお、第1 のミラー駆動部61及び第2のミラー駆動部62は� ��ミラー駆動部の一例に相当する。

 平面ミラー9,10の走査速度を最適化するこ とで、各セグメントを均一に露光することが できる。また、レーザ光が走査されているた め、スペックルノイズが低減されるという利 点もある。その他、回転軸が水平方向である 平面ミラー10の回転軸を、隣接する照明光学� ��102の平面ミラー10の回転軸と共通化するこ� �で、回転振動させるアクチュエータ(第2のミ ラー駆動部62)の数を減らすことも可能である 。

 もちろん、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems )ミラー等で直接二次元的に液晶パネル5を走� ��しても構わない。この方式でも、やはり構� ��している部材が反射素子であるため、レー� ��光源にR(赤)、G(緑)及びB(青)の三色を用いた� ��しても、透過素子で見られるような屈折率� ��散による色ずれの発生が無く、良好な画像� ��得ることができる。

 続いて、セグメント内の輝度ばらつきを� ��一化する他の方法に関して図13を用いて説� �する。構成する部材は図1と同じであるが、� ��こではレーザ光源1を光軸に垂直な面内で二 次元的に回転運動させる。

 図13は、本実施の形態の第5の変形例にお� ��て、レーザ光源と、N個の照明光学系のうち の一つとを拡大した斜視図である。図13に示� ��ように、レーザ背面照射装置は、光源回転� ��動部63をさらに備える。光源回転駆動部63は 、レーザ光の光軸に垂直な面内で二次元的に レーザ光源1を回転させる。なお、光源回転� �動部63は、光源駆動部の一例に相当する。

 それにより、レーザ光源1から出射された レーザ光20の光軸も円状に回転運動し、進行� ��るレーザ光24の光路も円状に回転運動する� �とになり、ひいては照明光学系102が照明す� �領域も回転運動することになる。結果的に� �接するセグメントとのオーバラップが発生� �るため、露光強度が時間積分されることか� �、振動前と比較して、輝度ばらつきが均一� �されることになる。

 また、レーザ光源1が回転運動しているこ とから、スペックルノイズが低減されるとい う利点もある。また、レーザ光源1を回転運� �させることは、運動させる部材がレーザ光� �1のみでよいので、前述の平面ミラー9,10を走 査する方法と比較して構成も簡便でありコス トアップも最小限におさえることができる。 もちろん、前述の平面ミラー9,10で液晶パネ� �5を走査する方法と、レーザ光源1を回転振動 させる方法とを両方組み合わせても構わない 。2つの方法を組み合わせることにより、さ� �に良好な輝度均一性とスペックルノイズの� �減とが図られる。

 その他にも、レーザ光を振動させる方法� ��しては、分岐光学系内にある、レーザ光をN 本に分岐するビームスプリッタやミラー等の N個の分岐素子を振動させてもよい。図14は、 本実施の形態の第6の変形例において、N個の� ��明光学系のうちの一つを拡大した斜視図で� ��る。図14に示すように、レーザ背面照射装� �は、分岐素子駆動部64をさらに備える。分岐 素子駆動部64は、照射面に平行な方向に沿っ� ��水平軸を回転軸として分岐光学系101である� ��ラー16を回転振動させる。なお、ビームス� �リッタ11~15及びミラー16は、分岐素子の一例� ��相当し、分岐素子駆動部64は、分岐素子駆� �部の一例に相当する。

 図14に示す通り、分岐素子駆動部64は、例 えば分岐光学系101のミラー16を、回転軸を中� ��として回転振動させる。これにより、ミラ� ��16を反射したレーザ光24以降の光路が振動す ることになる。こうすることで、隣接セグメ ントとのオーバラップが生じることになり、 輝度均一性が向上することになる。図14では� ��水平方向に平行な回転軸のみを中心とした� ��転振動を記載しているが、本発明は特にこ� ��に限定されない。ミラー16の回転軸は垂直� �向に平行でも構わないし、もちろんMEMSミラ� ��等を用いて水平及び垂直方向の両方向を回� ��軸として回転振動させても構わない。

 なお、本実施の形態に用いるレーザ光源� ��、赤(R)、緑(G)及び青(B)の三原色を用いた光� ��であっても構わない。例えば、図1のレーザ 光源1としては、R,G,Bをファイバでバンドルし た白色のファイバ光源を用いても構わない。 さらにR,G,Bの三原色のレーザ光源をもちいた� ��ーザ背面照射装置を用いて液晶パネルを背� ��から照明してもよい。この場合、薄型で高� ��率、輝度が均一で高コントラストのフルカ� ��ー液晶ディスプレーを、低コストで構築す� ��ことが可能である。

 図15は、本実施の形態の第7の変形例に係� ��液晶表示装置の構成を示す正面図である。� ��お、図1に示す液晶表示装置と同じ構成につ いては同じ符号を付し、説明を省略する。図 15に示すレーザ背面照射装置104は、赤色レー� ��光源1a、緑色レーザ光源1b、青色レーザ光源 1c、ミラー46、ビームスプリッタ47及びビーム スプリッタ48をさらに備える。

 赤色レーザ光源1aは、赤色レーザ光を出� �する。緑色レーザ光源1bは、緑色レーザ光を 出射する。青色レーザ光源1cは、青色レーザ� ��を出射する。ミラー46は、赤色レーザ光源1a から出射した赤色レーザ光を反射させる。ビ ームスプリッタ47は、ミラー46を反射した赤� �レーザ光を透過させるとともに、緑色レー� �光源1bを出射した緑色レーザ光を反射させる 。ビームスプリッタ48は、ビームスプリッタ4 7を透過した赤色レーザ光及びビームスプリ� �タ47を反射した緑色レーザ光を透過させると ともに、青色レーザ光源1cを出射した青色レ� ��ザ光を反射させる。

 各レーザ光源1a,1b,1cから出射したレーザ� �は、同軸化されてビームスプリッタ11に入射 する。なお、同軸化されたレーザ光20がビー� ��スプリッタ11に入射してからの動作は図1に� ��すレーザ背面照射装置100と同じであるので� ��明を省略する。

 なお、上述した具体的実施形態には以下� ��構成を有する発明が主に含まれている。

 本発明の一局面に係るレーザ背面照射装� ��は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出� ��されたレーザ光を複数に分岐する分岐光学� ��と、光強度を二次元的に変調する二次元空� ��変調素子を背面から照明する複数の照明光� ��系とを備え、前記複数の照明光学系は、前� ��分岐光学系によって分岐された複数のレー� ��光を拡大して、複数の領域に分割された前� ��二次元空間変調素子の各領域をそれぞれ照� ��する。

 この構成によれば、複数の照明光学系に� ��って、複数の領域に分割された二次元空間� ��調素子の各領域がそれぞれ照明されるので� ��二次元空間変調素子が大型化したとしても� ��分割する領域の数を増やすことで、装置の� ��みを変化させることなく、薄型化を実現す� ��ことができる。また、複数の照明光学系に� ��って、複数の領域に分割された二次元空間� ��調素子の各領域がそれぞれ照明されるので� ��二次元空間変調素子に照射される光の輝度� ��均一にしてコントラストを向上させること� ��できる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記複数の照明光学系に入射する前記複� ��のレーザ光の進行方向は、全て同一方向又� ��一部が逆方向を向いており、前記複数の照� ��光学系は全て同じ構成であることが好まし� ��。

 この構成によれば、複数の照明光学系に� ��射する複数のレーザ光の進行方向が、全て� ��一方向又は一部が逆方向を向いているので� ��照明するレーザ光の偏光方向を揃えること� ��可能になり、光利用効率を向上させること� ��できる。また、複数の照明光学系が全て同� ��構成であるので、製造コストを抑えること� ��できる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記分岐光学系は、前記レーザ光源から� ��射されたレーザ光を透過及び反射させるこ� ��により複数に分岐する複数の分岐素子を含� ��、前記複数の分岐素子の透過率及び反射率� ��少なくとも一方は調整可能であることが好� ��しい。

 この構成によれば、レーザ光源から出射� ��れたレーザ光を透過及び反射させることに� ��り複数に分岐する複数の分岐素子の透過率� ��び反射率の少なくとも一方が調整可能であ� ��ので、領域間の輝度のばらつきを調整する� ��とができる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記分岐光学系は、少なくとも1つのビー ムスプリッタを含み、前記ビームスプリッタ の透過率及び反射率の少なくとも一方は、面 内で不均一であることが好ましい。

 この構成によれば、ビームスプリッタの� ��過率及び反射率の少なくとも一方が、面内� ��不均一であるので、ビームスプリッタ上の� ��望の光量が得られる位置にレーザ光の入射� ��置を合わせることにより、領域間の輝度の� ��らつきを調整することができる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記複数の照明光学系のそれぞれは、前� ��ビームスプリッタによって分岐されたレー� ��光の光量を検出するセンサを含み、前記セ� ��サによって検出される光量が所定の光量と� ��るように、前記ビームスプリッタの透過率� ��び反射率の少なくとも一方を調整する調整� ��をさらに備えることが好ましい。

 この構成によれば、ビームスプリッタに� ��って分岐されたレーザ光の光量が検出され� ��検出される光量が所定の光量となるように� ��ビームスプリッタの透過率及び反射率の少� ��くとも一方が調整される。したがって、ビ� ��ムスプリッタを通過するレーザ光の光量が� ��定の光量となるので、領域間の輝度のばら� ��きを調整することができる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記調整部は、前記二次元空間変調素子� ��送られる画像データに応じて前記ビームス� ��リッタの透過率及び反射率の少なくとも一� ��を調整することが好ましい。

 この構成によれば、二次元空間変調素子� ��送られる画像データに応じてビームスプリ� ��タの透過率及び反射率の少なくとも一方が� ��整されるので、画像データに応じて各領域� ��輝度を調整することができ、コントラスト� ��高めた画像を提供することができる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記複数の照明光学系のそれぞれによっ� ��照明される前記二次元空間変調素子上の各� ��域の面積の総和は、前記二次元空間変調素� ��の面積よりも大きいことが好ましい。

 この構成によれば、隣接する領域が重な� ��ように照明されるので、領域間の継ぎ目が� ��くなり、各領域の輝度のばらつきを抑える� ��とができる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記複数の照明光学系のそれぞれは、少� ��くとも1つのレンチキュラミラーもしくは少 なくとも1つのシリンダーミラーを含むこと� �好ましい。

 この構成によれば、レンチキュラミラー� ��はシリンダーミラーの曲率半径を小さくす� ��ことで、反射後のレーザ光の広がり角を大� ��くすることができ、レーザ背面照射装置の� ��型化を実現することができる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記複数の照明光学系は、少なくとも1つ のミラーを含み、前記ミラーを回転振動させ るミラー駆動部をさらに備えることが好まし い。

 この構成によれば、ミラーが回転振動さ� ��るので、領域間の輝度を均一にすることが� ��きるとともに、スペックルノイズを低減す� ��ことができる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記レーザ光源を、レーザ光の光軸に垂� ��な面内で二次元的に回転させる光源駆動部� ��さらに備えることが好ましい。

 この構成によれば、レーザ光源が、レー� ��光の光軸に垂直な面内で二次元的に回転さ� ��るので、領域間の輝度を均一にすることが� ��きるとともに、スペックルノイズを低減す� ��ことができる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記分岐光学系は、前記複数の照明光学� ��に向けてレーザ光を複数に分岐する複数の� ��岐素子を含み、前記複数の分岐素子のそれ� ��れを振動させる分岐素子駆動部をさらに備� ��、前記分岐素子駆動部は、前記複数の分岐� ��子で分岐された前記複数のレーザ光の光路� ��振動させることが好ましい。

 この構成によれば、複数の分岐素子で分� ��された複数のレーザ光の光路が振動される� ��で、領域間の輝度を均一にすることができ� ��とともに、スペックルノイズを低減するこ� ��ができる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記分岐光学系は、前記複数の照明光学� ��のそれぞれにレーザ光を入射させる複数の� ��岐素子を含み、前記複数の照明光学系のそ� ��ぞれは、前記分岐素子から入射したレーザ� ��を反射させる第1の反射素子と、前記第1の� �射素子によって反射されたレーザ光を前記� �次元空間変調素子上の所定の領域に向けて� �射させる第2の反射素子とを含むことが好ま� ��い。

 この構成によれば、複数の照明光学系の� ��れぞれにおいて、第1の反射素子によって、 分岐素子から入射したレーザ光が反射され、 第2の反射素子によって、第1の反射素子によ� ��反射されたレーザ光が二次元空間変調素子� ��の所定の領域に向けて反射される。したが� ��て、分岐素子によって分岐されたレーザ光� ��二次元空間変調素子に導くことができる。

 また、上記のレーザ背面照射装置におい� ��、前記レーザ光源は、赤、緑及び青のレー� ��光を出射することが好ましい。

 この構成によれば、レーザ光源によって� ��赤、緑及び青のレーザ光が出射されるので� ��フルカラー表示可能なレーザ背面照射装置� ��提供することができる。

 本発明の他の局面に係る液晶表示装置は� ��上記のレーザ背面照射装置と、前記レーザ� ��面照射装置によって照射された光の光強度� ��二次元的に変調する二次元空間変調素子と� ��備える。

 この構成によれば、薄型化を実現するこ� ��ができ、輝度を均一にしてコントラストを� ��上させることができる液晶表示装置を提供� ��ることができる。