JP3731325B2 - 光学装置及びその光学装置を備える表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶表示パネル等の光変調手段を含む光学装置と、この光学装置を備えるプロジェクタ装置、テレビジョン受像機、コンピュータ用のディスプレイ等の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は３つの液晶表示パネルを用いた液晶プロジェクタ装置の概略図であるが、メタルハイドランプやハロゲンランプ等の光源５０１から出射される赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）は、ダイクロイックミラー５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ等の光学素子によってＲ，Ｇ，Ｂ各色に分解する。光学薄膜を、平板部材やレンズに積層した色補正用ダイクロイックフィルター５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃが、液晶表示パネル５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃの前後にパネルに平行に搭載することにより、各色の均一性及び純度を高めた後に、各色に対応した液晶表示パネル５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃに入射して光変調して３色を合成する。
【０００３】
３色色合成用の合成光学素子としては大きく３つの種類があり、図９に示すような三角柱ガラスブロックを４つ組み合わせたクロスプリズム５０４または平板状ダイクロイックミラーを３組の組み合わせたもの、または三角柱または四角柱のガラスまたはプラスチックのブロックを３組組み合わせたＬ型のプリズムがある。いずれもその出力光としてカラー映像としてのＲＧＢ光を得ることができる。そして、合成されたカラー映像は投写レンズ５０５によりスクリーン５０６に投影される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したように色補正用ダイクロイックミラー５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃは液晶表示パネル５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃと平行に配置されている、すなわちダイクロイックミラー５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃは光軸ＯＰに対して垂直になっている。現在、左右に色むらが発生しており、これは光変調素子である液晶表示パネルの各点に対応するクロスプリズム５０４色分離／合成光学素子の角度依存性と色分離／合成光学素子の光束の広がりのために、画面周辺にて画面中心の光学膜設計値と色が変わってしまうからである。そして、色むらの左右の対称性が要求されている。何故なら、色むらが画面左右で起こるよりは、画面の中心に対して左右に対称に出ている方が、人間の眼には目立たないからである。
【０００５】
液晶パネルの各点に対応するクロスプリズム５０４のような色分離／合成光学素子の角度依存性と色分離／合成光学素子の光束の広がりを考慮し、上述したように色補正用ダイクロイックフィルター５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃと呼ばれる光学薄膜を平板部材やレンズに積層したものを液晶表示パネルの前後にその液晶表示パネルに平行に搭載することにより、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムの角度依存性を画面状に表示させない方式が一般的である。
しかし色分離／合成光学素子の角度依存性と色分離／合成光学素子の光束の広がりをこのような色補正用ダイクロイックフィルターだけで波長制限すると有効な波長成分を大きく損ない画面輝度低下となる。
【０００６】
図１０（Ａ）は、色分離／合成光学素子、特に合成光学素子であるクロスプリズム５０４の透過率に対する波長の関係の一例を示している。この透過率は実線で示すように半値波長付近において急激に変わり、長波長の透過率は低く、短波長の透過率は高い特性を有している。
図１０（Ｂ）は、クロスプリズム５０４の一部を示しておりクロスプリズム５０４のプリズム５０４ａ，５０４ｂには、光学薄膜（光学多層膜）５０８が形成されている。一例として、ダイクロイックミラー５０２ｂで反射された赤色光（Ｒ）は、コンデンサーレンズ５０９を通り光変調素子である液晶表示パネル５０３ａを通過してクロスプリズム５０４の光学薄膜５０８に入射する。このときに、この赤色光（Ｒ）の下辺の光束部分５１０が、光学薄膜５０８に対し形成する角度θ１０は、上辺の光束部分５１１が光学薄膜５０８に対し形成する角度θ１１に比べて小さい。すなわち上辺の光束部分５１１は、下辺の光束部分５１０に比べて、光学薄膜５０８に対して大きい角度で入射することになる。
この時に、上辺の光束部分５１１の場合には、光学薄膜５０８における図１０（Ａ）における波長依存性は、実線のラインＬ１の状態から破線のラインＬ２の状態に移動し、下辺の光束部分５１０の場合には、実線Ｌの状態から二点鎖線Ｌ３の状態に移動する。このようにして、赤色光（Ｒ）の反射率は、光学薄膜５０８に対して、角度依存性を有していることから、図９のようにして、スクリーン５０６に対してカラー像を投影すると、カラー像には画面に均一に色むらが発生してしまう。
そこで角度依存性を小さくして色むらを防ぐために、図１０（Ｂ）の赤色光（Ｒ）の光束光を絞らないことで、角度θ１０と角度θ１１の差を小さくすることが考えられるが、このようにすると、投射レンズのＦｎｏが小さくなりかつ口径が大きくなる。また、合成プリズムの大きさも大きくなり、コスト的に不利になる。一方、角度依存性を含めて色帯域を制限してしまうと、光変調した光量の低下を起こし、画面輝度が低下してしまう。
【０００７】
そこで本発明は上記課題を解消し、画面輝度の低下を起こさずに、画面の色むらを左右対称な構成にすることで使用者が色むらを気にすることなく明るい画像見ることができる光学装置及びその光学装置を備える表示装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にあっては、光源からの光を導く光学部材と、光学部材を通った光を通すことで光変調を与えるための光変調部材と、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有して、光変調部材により光変調後の光を合成する光合成部材と、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有し、光学部材と光変調部材の間に配置されて光学部材を通った光が通ることで光合成部材における色むらを補正するために光軸に関して傾けて配置された色補正部材と、を備えることを特徴とする光学装置により、達成される。
【０００９】
本発明では、光学部材は光源からの光を導く。光変調部材は、光学部材を通った光を通すことで光束に光変調を与える。
色補正部材は、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有し、光学部材と光変調部材の間において光合成部材における色むらを補正するために光軸に関して傾けて配置されている。色むらは画面の中心に関して左右対称にすることができる。そして光合成部材は、光変調部材により光変調後の光を合成するようになっている。
これにより、必要以上に波長帯域を絞る必要がなく光量を損なわずにかつ低コストに画面輝度を確保でき、画面左右の色むらが左右対称にすることで人間の目には色むらが目立たないようにすることができる。
【００１０】
上記目的は、本発明にあっては、光源と、光源からの光を導く光学部材と、光学部材を通った光を通すことで光変調を与えるための光変調部材と、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有して、光変調部材により光変調後の光を合成する光合成部材と、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有し、光学部材と光変調部材の間に配置されて光学部材を通った光が通ることで光合成部材による色むらを補正するために光軸に関して傾けて配置された色補正部材と、から構成される光学装置と、合成された光をスクリーンに拡大して投写する投写レンズと、を備えることを特徴とする光学装置を備える表示装置により、達成される。
【００１１】
本発明では、光学部材は光源からの光を導く。光変調部材は光学部材を通った光を通すことで光変調を与える。色補正部材は、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有し、光学部材と光変調部材の間において光合成部材における色むらを補正するために光軸に関して傾けて配置されている。色むらは画面の中心に関して左右対称にする。
光合成部材は、光変調部材により変調後に光を合成する。これにより、表示装置において光量を絞りつつ、低コストで必要なく光量を損なわずに画面輝度を確保しながら、画面左右の色むらが左右対称にできる。
合成された光は、投射レンズによりスクリーンに拡大して投射する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の光学装置の好ましい実施の形態を有する投写型表示装置を備える投写型テレビジョンセット１００を示す外観図であり、図２は、図１の投写型表示装置１を備える液晶方式の背面投写型テレビジョンセット１００を示しており、液晶プロジェクタ装置ともいう。図２はテレビジョンセット１００の内部構造を示している。
まずこのテレビジョンセット１００の概略の構造について説明すると、図１及び図２において、テレビジョンセット１００はキャビネット１０１、スクリーン１０２、ミラー１０３、そして投写型表示装置１を内蔵している。投写型表示装置１が光源３の光を用いて投写しようとする投写光５は、ミラー１０３で反射して、スクリーン１０２の背面１０４から投写するようになっている。
スクリーン１０２に投写された映像は、ユーザＵがスクリーン１０２においてカラー映像あるいは白黒映像として見ることができる。
【００１４】
以下の実施の形態の説明においては、スクリーン１０２においてカラー映像が表示できるものについて説明する。
図３と図４の投写型表示装置１は、光学装置１１、光源３及び投写レンズ鏡筒１３を有している。光源３と投写レンズ鏡筒１３は、光学装置１１の本体１１ａに可能に取り付けられている。
【００１５】
光源３は、例えば放物面状の反射鏡３ａとランプ３ｂを有している。このランプ３ｂはメタルハライドランプあるいはハロゲンランプ等を用いることができる。一方投写レンズ鏡筒１３は、光学装置１１から導かれる合成光（カラー画像光）１３Ａを、図２のスクリーン１０２の背面１０４に対してフォーカスできる機構を有している。
【００１６】
次に、光学装置１１の中の光学系について説明する。
光源３の近くには、フライアイレンズ２１，２３が配置されている。これらのフライアイレンズ２１，２３は、光源３から出る光ＬＰの光軸ＯＰに関して互いに平行に配置されている。
【００１７】
フライアイレンズ２１，２３は、例えば長方形状の多数のレンズが平面的に集合したものであり、例えばＰ波の強度分布を均等化するために用いられている。
フライアイレンズ２１，２３を通った光Ｌは、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、そして青色光（Ｂ）を含んでいるが、次に説明する光学系により、光Ｌは、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）に分割された後に、所定の光変調が与えられて、再びこれら三原色が構成されることにより、投写レンズ鏡筒１３側にカラー画像光である合成光１３Ａを合成するようになっている。
【００１８】
光軸ＯＰに沿って、ダイクロイックミラー２５，２７、リレーレンズ２９、ミラー３１が配列されている。この光軸ＯＰと直交する方向の別の光軸ＯＰ１に沿っては、ダイクロイックミラー２５に対応してミラー３７が配列されている。光軸ＯＰに平行な光軸ＯＰ２に沿ってはミラー３７、コンデンサレンズ（光学部材）５１と、色補正用ダイクロイックフィルター（色補正部材）２Ｂ及び光変調部材としての液晶表示パネル５３が配置されている。
【００１９】
また光軸ＯＰ１と平行な光軸ＯＰ３に沿って、ダイクロイックミラー２７に対応してコンデンサレンズ４７と光変調部材としての液晶表示パネル４９が配置されている。
光軸ＯＰ１、光軸ＯＰ３と平行な光軸ＯＰ４に沿って、ミラー３１に対応してリレーレンズ３３とミラー３５が配置されている。そして、ミラー３５を通る光軸ＯＰ５は、光軸ＯＰ２と一致しており、この光軸ＯＰ５に沿って、コンデンサレンズ（光学部材）４３と別の色補正用ダイクロイックフィルター（色補正部材）２Ｃ、そして光変調部材としての液晶表示パネル４５が配置されている。
【００２０】
これらの液晶表示パネル５３，４９，４５に対応して、ダイクロイックプリズム（光合成部材、又は色分離／合成光学素子、あるいはクロスプリズムとも呼ぶ）４１が配置されている。このダイクロイックプリズム４１に対応して投写レンズ鏡筒１３が位置している。
ダイクロイックミラー２５，２７は、波長に応じて光を反射する光反射特性及び光を透過する光透過特性を有するミラーである。
【００２１】
図４の光Ｌの赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラー２５で反射されてミラー３７側に送られるとともに、光Ｌの緑色光（Ｇ）と青色光（Ｂ）はダイクロイックミラー２５と透過して、ダイクロイックミラー２７側に送られる。緑色光（Ｇ）は、このダイクロイックミラー２７で反射されて、コンデンサレンズ４７及び液晶表示パネル４９に送られる。青色光（Ｂ）は、ダイクロイックミラー２７を通過し、リレーレンズ２９を通りミラー３１で反射されて、そしてリレーレンズ３３を通ってミラー３５で反射されることにより、コンデンサレンズ４３と色補正用ダイクロイックフィルター２Ｃ、液晶表示パネル４５を通る。
【００２２】
一方、赤色光（Ｒ）はミラー３７で反射されて、コンデンサレンズ５１及び、色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂ、液晶表示パネル５３を通る。
【００２３】
次にダイクロイックプリズム４１について簡単に説明する。ダイクロイックプリズム４１は、図５に示すように４つの断面３角形状のプリズム４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄを接着剤で貼り合わせて、立方体あるいは直方体状に形成されたプリズムである。各プリズム４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄの１つの面Ｆ１あるいは面Ｆ２あるいはその両方に、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜４１Ｅ，４１Ｆ（光学多層膜）が形成されている。
これにより４つのプリズム４１Ａ乃至４１Ｄを接着剤により接着することで、各プリズム間の界面には光学薄膜４１Ｅと破線で示す光学薄膜４１Ｆが形成されている。
【００２４】
光学薄膜４１Ｅが光軸ＯＰ２（ＯＰ４）に対して取る角度はθ０で示しており、光学薄膜４１Ｆを光軸ＯＰ２（ＯＰ４）に対して取る角度はθ３で示している。これらの角度θ０，θ３は例えば４５°である。尚これらの４つのプリズム４１Ａ乃至４１Ｄは、断面で見て三角形状の光学ブロックであり、プラスチックあるいはガラスにより作ることができる。
【００２５】
次に、図４と図５の色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂ，２Ｃの構成及び機能について説明する。
色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂは、光源３からの光を導くコンデンサレンズ５１と、光変調部材としての液晶表示パネル５３の間に配置されている。しかもこの色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂは、光軸ＯＰ２に対して所定の角度θ１に傾けて配置されている。同様にして色補正用ダイクロイックフィルター２Ｃは、光源３からの光を導くコンデンサレンズ４３と、光変調部材である液晶表示パネル４５の間に配置されている。そして色補正用ダイクロイックフィルター２Ｃは、光軸ＯＰ５に対して所定の角度θ２に傾けて配置されている。
【００２６】
これらの色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂ，２Ｃは、図５に例示するように、その一方の面もしくは両方の面に光学薄膜４１Ｇと、この光学薄膜４１Ｇが積層される光透過部材４１Ｈからなる。その光透過部材４１Ｈとしては、プラスチックあるいはガラスにより平板状あるいはレンズ状に作ることができる。図５の例では色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂ，２Ｃともに光透過部材４１Ｈの一方の面に光学薄膜４１Ｇが形成されている。
【００２７】
色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂは、光軸ＯＰ２に対して角度θ１だけ傾けて配置されている。この角度θ１は、ダイクロイックプリズム４１の光学薄膜４１Ｅの角度θ０にくらべ同等又はそれ以上に設定されている。同様にして、色補正用ダイクロイックフィルター２Ｃは光軸ＯＰ５に対し角度θ２傾けて配置されている。この角度θ２は、ダイクロイックプリズム４１の光学薄膜４１Ｆの角度θ３にくらべ同等又はそれ以上に設定されている。
色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂは、光学薄膜４１Ｅにより生じる画面均一の色むらを補正するフィルターであり、色補正用ダイクロイックフィルター２Ｃは、光学薄膜４１Ｆにより生じる画面均一の色むらを補正するフィルターである。
このように角度θ１を角度θ０にくらべ同等又はそれ以上に設定し、且つ角度θ２を角度θ３にくらべ同等又はそれ以上に設定するのは、次のような理由からである。
角度θ０とθ３は、光線ケラレを発生させず、かつ低コスト化のためにプリズムブロックを小型に作ることにより通常４５°に設定される。それに対して、角度θ１，θ２はコスト的な負担が少なく、これにより角度θ１，θ２は任意な値に設定をしやすい。
一般的にプリズム内の角度θ０，θ３により生じる角度依存性はダイクロイックフィルターの角度θ１，θ２により生じる角度依存性に比べ大きい。そこで角度θ１，θ２を大きくすることでダイクロイックフィルターの角度依存性をプリズムの角度依存性に近づけることができる。
【００２８】
すなわち、ダイクロイックプリズム４１の光学薄膜４１Ｅの角度依存性（ΔλＤＰ）と、同等の特性を有するように、色補正用のダイクロイックフィルター２Ｂを所定の角度θ１の角度で傾けて配置するのである。このようにすることで、ダイクロイックプリズム４１の光学薄膜４１Ｅの角度依存性（ΔλＤＰ）を、色補正用のダイクロイックフィルター２Ｂの角度依存性（ΔλＤＦ）とほぼ合わせるか一致させる。つまりダイクロイックプリズム４１の光学薄膜４１Ｅの角度依存性（ΔλＤＰ）が、色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂの角度依存性（ΔλＤＦ）とほぼ等しくなるように色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂの角度θ１を設定する。具体的には、光学薄膜４１Ｅの角度θ０が４５°でΔλＤＰ＝±４ｎｍ／１°のとき、フィルター２ＢのΔλＤＦ＝±４ｎｍ／１°程度の特性のフィルターを用いれば、角度θ１を４５°と設定する。また、θ１の角度を小さく設定するために、フィルター２ＢのΔλＤＦ＝±８ｎｍ／１°程度の特性のフィルターを用いれば、θ＝２２．５°と設定する。
【００２９】
同様にして、ダイクロイックプリズム４１の光学薄膜４１Ｆの角度依存性と同等の特性を有するように、色補正用ダイクロイックフィルター２Ｃの角度θ２を設定する。つまり光学薄膜４１Ｆの角度依存性（ΔλＤＰ）と、色補正用ダイクロイックフィルター２Ｃの薄膜４１Ｇの角度依存性（ΔλＤＦ）とほぼ合わせるか一致させるように角度θ２を選択する。角度θ３が４５°でΔλＤＰ＝±４ｎｍ／１°程度のとき、フィルター２ＣのΔλＤＦが±４ｎｍ／１°程度のフィルターを用いれば、角度θ１を４５°と設定する。またθ３の角度を小さく設定するためには、フィルター２ＣのΔλＤＦ＝±８ｎｍ／１°程度の特性のフィルターを用いればθ３＝２２．５°と設定する。
【００３０】
このように、ダイクロイックプリズム４１の光学薄膜４１Ｅの角度依存性に対して、ダイクロイックフィルター２Ｂの光学薄膜４１Ｇの角度依存性ΔλＤＦをほぼ同じあるいは一致させ、且つ光学薄膜４１Ｆの角度依存性ΔλＤＰと、ダイクロイックフィルター２Ｃの光学薄膜４１Ｇの角度依存性ΔλＤＦをほぼ同じにすることにより、かつプリズムとフィルターの半値波長を合せることにより、ダイクロイックプリズム４１及び投写レンズ鏡筒１３を介してスクリーン１０２に導かれる合成光１３Ａが、スクリーン１０２における画面の中心に関して左右対称状に色シェーディングが起こる。光量を絞る必要もないので画面光量を損なうことなく画面色むらを画面において左右対称にすることができるので、図２において使用者ユーザＵがスクリーン１０２を見ている場合において視覚的には色むらを感じにくく、高画質化を実現することができる。
【００３１】
次に、図４において光源３のランプ３ｂが発生する光ＬＰがスクリーン１０２に到達するまでの経路を簡単に説明する。
ランプ３ｂが発生する光ＬＰは、フィルター１５で例えばＰ波のみに選択されて、その光はフライアイレンズ２１，２３を通り均一な光Ｌに検出される。この光Ｌの赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー２５で反射されて、ミラー３７で反射後に、コンデンサレンズ５１、色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂ及び液晶表示パネル５３を通って、ダイクロイックプリズム４１の光学薄膜４１Ｅに達する。
【００３２】
一方、光Ｌの緑色光Ｇと青色光Ｂの成分は、ダイクロイックフィルター２５を通り、そのうちの緑色光Ｇがダイクロイックミラー２７で反射されてコンデンサレンズ４７、液晶表示パネル４９を通りダイクロイックプリズム４１の光学薄膜４１Ｆに達する。
ダイクロイックミラー２７を通った青色光Ｂは、リレーレンズ２９を通りミラー３１で反射されて、リレーレンズ３３を通りさらにミラー３５で反射する。この青色光Ｂは、コンデンサレンズ４３、色補正用ダイクロイックフィルター２Ｃ及び液晶表示パネル４５を通って、ダイクロイックプリズム４１の光学薄膜４１Ｅ，４１Ｆに達する。
【００３３】
このように、ダイクロイックプリズム４１に集合した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは合成されて、合成光１３Ａとして液晶表示パネル５３，４９，４５が表示している画像の情報を含むようにして、投写レンズ鏡筒１３の投写レンズより投写スクリーン１０２の背面に拡大投写される。
この場合に、スクリーン１０２の中心Ｌを中心として左右対称に色むらを形勢することができるので、従来のように画面いっぱいに形成されるランダムな色むらではないことから、画像を鑑賞するユーザが、画面輝度の明るいきれいな画像を楽しむことができる。
【００３４】
次に、図６と図７を参照して、本発明の光学装置の別の実施の形態について説明する。
図６に示す光学装置１１、光源３、投写レンズ鏡筒１３及びスクリーン１０２等は、図４に示す光源３、投写レンズ１３、スクリーン１０２と同じものである。
しかし、光学装置１１内に配置されたダイクロイックプリズム（光合成部材、あるいは色分離／合成素子、あるいはＬ字型プリズム）１４１が図４のダイクロイックプリズム４１に代えて配置されている。図６のその他の構成要素については図４の対応する構成要素と同じであるので同じ符号を記してその説明を省略する。
【００３５】
このダイクロイックプリズム１４１は、図６と図７に示すようにプリズム１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃを有している。プリズム１４１ａは、六面体のプリズムで、プリズム１４１ｂは断面３角形状の五面体のプリズムで、プリズム１４１ｃは断面３角形状の五面体のプリズムである。プリズム１４１ａの面Ｆ１と、プリズム１４１ｂの面Ｆ１のいずれか少なくとも一方には光学薄膜４１Ｅが形成されている。同様にしてプリズム１４１ｂの面Ｆ２とプリズム１４１ｃの面Ｆ１のいずれか少なくとも一方には光学薄膜４１Ｆが形成されている。
【００３６】
色補正用のダイクロイックフィルター２Ｂは、図６に示すようにコンデンサレンズ５１と光変調部材である液晶表示パネル５３の間に、所定角度θ１傾けて配置されている。もう一つの色補正用ダイクロイックフィルター２Ｃは、コンデンサレンズ４３と液晶表示パネル４５の間に所定角度θ２傾けて配置されている。これらの図６と図７に示すダイクロイックフィルター２Ｂ，２Ｃは図４に示すダイクロイックフィルター２Ｂ，２Ｃと実質的に同じものである。
【００３７】
そしてダイクロイックプリズム４１の光学薄膜４１Ｅの角度θ０とダイクロイックフィルター２Ｂの角度θ１の関係は、角度θ１が角度θ０よりも大きく設定されている。θ０が４５°でΔλＤＰ＝±４ｎｍ／１°のとき、４１ＧのΔλＤＦが±４ｎｍ／１°程度の特性フィルターを用いれば、θ３＝４５°と設定できる。また、θ３を小さくし小型化を図ったときには、ΔλＤＦが±８ｎｍ／１°程度の特性のフィルターを用いればθ３＝２２．５°と設定できる。
【００３８】
図６と図７に示す実施の形態においても、図４と図５に示す実施の形態と同様に、色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂ，２Ｃが、光学薄膜４１Ｅ，４１Ｆにおける色むらを補正し、これによりスクリーン１０２に投影される画像が中心線ＣＬを中心として画面色むらが左右対称な構成にでき、光束を絞らなくても済み画面輝度を損なうことなく明るい画像が得られる。つまり、 この場合に、スクリーン１０２の中心Ｌを中心として左右対称に色むらを形勢することができるので、従来のように画面いっぱいに形成されるランダムな色むらではないことから、画像を鑑賞するユーザが、画面輝度の明るいきれいな画像を楽しむことができる。
【００３９】
図８は、本発明の光学装置が適用された表示装置の更に別の実施の形態を示している。
この実施の形態では、図４のダイクロイックプリズム４１に変えて、３枚のダイクロイックミラー４ａ，４ｂ，４ｃを用いている。
色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂは、液晶表示パネル５３とコンデンサレンズ５１の間に配置されており、所定の角度θ１で傾けて配置されている。
もう一つの色補正用ダイクロイックフィルター２Ｂは、コンデンサレンズ４３と液晶表示パネル４５の間において、所定角度θ２傾けて配置されている。その他の構成要素については、図４の構成要素と同様であるので同じ符号を記してその説明を省略する。
【００４０】
ダイクロイックミラー４ａには光学薄膜４１Ｆが形成されており、もう一つのダイクロイックミラー４ｂには光学薄膜４１Ｅが形成されている。更にダイクロイックミラー４ｃには、青色光Ｂのみを反射する光学薄膜４１Ｊが形成されている。これらのダイクロイックミラー４ａ，４ｂ，４ｃは、光合成部材を構成している。
色補正用ダイクロイックミラーの角度θ１とダイクロイックミラー４ｂの角度θ０の関係は、角度θ１が角度θ０よりも大きく設定されている。そしてダイクロイックミラー２Ｃの角度θ２とダイクロイックミラー４Ａの角度θ３に関しては、角度θ２が角度θ３よりも大きく設定されている。
【００４１】
図６及び図７の実施の形態、そして図８の実施の形態においても、図４と図５に示す実施の形態における角度の関係と同様に設定することにより、スクリーン１０２に投影された画像が、中心線ＣＬを中心として画面色むらが左右対称に構成できるので、使用者は色むらが少なく感じる。つまりスクリーンの画面では左右対称に色シェーディングが起こり色むらを改善することができる。この色シェーディングとは、色度点の差異が生じる現象である。
本発明は上記実施の形態に限定されない。
【００４２】
上述した実施の形態では、光変調手段として液晶表示パネルを用いているが、これに関せず他の種類の表示手段を用いることはもちろん可能である。また光源からの光を導くレンズとしては、コンデンサレンズに限らず他の種類のレンズであってももちろん構わない。光源としては、メタルハライドランプやハロゲンランプの他に、水銀及びキセノンランプ等を採用することもできる。
【００４３】
また図示した表示装置は、スクリーンの背面から表示する形式のものを採用しているが、これに限らずスクリーンの前面に直接投影する方式であってももちろん構わない。表示装置の適用例としては、テレビジョンセットに限らず、コンピュータ等のような電子機器のモニタ等としても用いることができる。また、光学薄膜は、色補正用ダイクロイックフィルターの一方の面と他方の面の両方に形成してもよい。また１枚のダイクロイックフィルターでなく複数枚のダイクロイックフィルターを配置してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、画面輝度の低下を起こさずに、画面の色むらを左右対称な構成にすることで使用者が色むらを気にすることなく明るい画像を見ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学装置を備える表示装置の一例を示す斜視図。
【図２】図１の表示装置の内部構造を示す図。
【図３】図２の投影型表示装置を示す斜視図。
【図４】本発明の光学装置を備える投写型表示装置を示す図。
【図５】図４の投写型表装置における色補正用ダイクロイックフィルターとダイクロイックプリズムの例を示す図。
【図６】本発明の光学装置の別の実施の形態を備える投写型表示装置を示す図。
【図７】図６の色補正用ダイクロイックフィルターとダイクロイックプリズムを示す図。
【図８】本発明の光学装置の更に別の実施の形態を備える投写型表示装置を示す図。
【図９】従来の投写型表示装置の例を示す図。
【図１０】従来の投写型表示装置のクロスプリズムの特性を示す図。
【符号の説明】
１・・・投写型表示装置、２Ｂ，２Ｃ・・・色補正用ダイクロイックフィルター、１１・・・光学装置、４１・・・ダイクロイックプリズム（クロスプリズム）、４１Ａ・・・第４プリズム、４１Ｂ・・・第３プリズム、４１Ｃ・・・第１プリズム、４１Ｄ・・・第２プリズム、４３，５１・・・コンデンサレンズ（光学部材）４５，５３・・・液晶表示パネル（光変調部材）、３・・・光源、１０２・・・スクリーン、１３・・・投写レンズ鏡筒

Claims (10)

1. 光源からの光を導く光学部材と、
   光学部材を通った光を通すことで光変調を与えるための光変調部材と、
   光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有して、光変調部材により光変調後の光を合成する光合成部材と、
   光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有し、光学部材と光変調部材の間に配置されて光学部材を通った光が通ることで光合成部材における色むらを補正するために光軸に関して傾けて配置された色補正部材と、
   を備えることを特徴とする光学装置。
2. 光学薄膜は、色補正部材の第１面と第２面の少なくとも一方に形成されており、色補正部材は、平板状あるいはレンズ状である請求項１に記載の光学装置。
3. 光合成部材は、
   断面三角形状であり、赤色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第１プリズムと、
   断面三角形状であり、緑色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第２プリズムと、
   断面三角形状であり、青色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第３プリズムと、
   赤色光、緑色光、青色光を合成した光を導く第４プリズムと、
   を貼り合わせて構成されるダイクロイックプリズムである請求項１に記載の光学装置。
4. 光合成部材は、
   赤色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第１ダイクロイックミラーと、
   緑色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第２ダイクロイックミラーと、
   青色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第３ダイクロイックミラーと、から構成されるＬ字型ダイクロイックプリズムである請求項１に記載の光学装置。
5. 色補正部材は、プラスチック又はガラス製である請求項１に記載の光学装置。
6. 光変調部材は、画像を映し出す液晶表示パネルであり、光学部材は光源用のコンデンサレンズである請求項１に記載の表示装置。
7. 光源と、
   光源からの光を導く光学部材と、光学部材を通った光を通すことで光変調を与えるための光変調部材と、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有して、光変調部材により光変調後の光を合成する光合成部材と、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有し、光学部材と光変調部材の間に配置されて光学部材を通った光が通ることで光合成部材による色むらを補正するために光軸に関して傾けて配置された色補正部材と、から構成される光学装置と、
   合成された光をスクリーンに拡大して投写する投写レンズと、
   を備えることを特徴とする光学装置を備える表示装置。
8. 光変調部材は、画像を映し出す液晶表示装置であり、光学部材は光源用のコンデンサレンズである請求項７に記載の光学装置を備える表示装置。
9. 光合成部材は、
   断面三角形状であり、赤色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第１プリズムと、
   断面三角形状であり、緑色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第２プリズムと、
   断面三角形状であり、青色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第３プリズムと、
   赤色光、緑色光、青色光を合成した光を導く第４プリズムと、
   を貼り合わせて構成されるダイクロイックプリズムである請求項７に記載の光学装置。
10. 光合成部材は、
    赤色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第１ダイクロイックミラーと、
    緑色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第２ダイクロイックミラーと、
    青色光が入射され、光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜を有する第３ダイクロイックミラーと、から構成されるＬ字型ダイクロイックプリズムである請求項７に記載の光学装置。

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