JPH11174371A - 光学装置及び光学装置を備える表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画面輝度の低下を起こさずに、画面の色むら
を均一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。 【解決手段】 光源からの光を通すことで光変調を与え
るための光変調部材４５，４９，５３と、光源からの光
あるいは光変調部材４５，４９，５３で光変調された光
の色を補正する色補正部材１２０，１３０，１４０と、
光透過特性と光反射特性を有する複数の光学薄膜２ａ〜
２ｄを有し、色補正部材１２０，１３０，１４０と光変
調部材４５，４９，５３を通った光を合成する際に、色
むらを防ぐために光学薄膜２ａ〜２ｄの光透過特性と光
反射特性がそれぞれ異なっている光合成部材４１とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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２３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，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５
０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃが、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５０３
ａ，５０３ｂ，５０３ｃに入射して光変調して３色を合
成する。

【０００３】

【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フィルター５０７ａ，５０
７ｂ，５０７ｃは液晶表示パネル５０３ａ，５０３ｂ，
５０３ｃと平行に配置されて、ダイクロイックミラー５
０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃは光軸ＯＰに対して垂直に
なっている。この場合スクリーン５０６上の画面の左右
に色むらが発生しており、画面上での色むらの均一性が
要求されている。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の角度依存性
とクロスプリズム５０４の光束の広がりの左右の非対称
性のために、画面周辺では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。

【０００４】液晶表示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５０７
ａ，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クロス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。しかしクロス
プリズム５０４の角度依存性と光束の広がりを、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。

【０００５】図２４（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る特
性を有している。図２４（Ｂ）は、クロスプリズム５０
４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、一様な光学薄膜（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、ダイ
クロイックフィルター５０７ａ、コンデンサーレンズ５
０９を通り液晶表示パネル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。

【０００６】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２４（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Ｌ
２の状態に移動し、下辺の光束部分５１０の場合には、
実線のラインＬ１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、カラー像には画面の左右に対称に色むら
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２４（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、投写レ
ンズの口径と合成プリズム（クロスプリズム）の大きさ
が共に大きくなり、コスト的に不利になり、また角度依
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、画面の色むらを均一にすること
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、光源からの光を通すことで光変調を与えるため
の光変調部材と、光源からの光あるいは光変調部材で光
変調された光の色を補正する色補正部材と、光透過特性
と光反射特性を有する複数の光学薄膜を有し、色補正部
材と光変調部材を通った光を合成する際に、色むらを防
ぐために光学薄膜の光透過特性と光反射特性がそれぞれ
異なっている光合成部材と、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】本発明の光学装置では、光変調部材が光源
からの光を通すことで光変調を与える。色補正部材は、
光源からの光あるいは光変調部材で光変調された光の色
を補正する。光合成部材は、光透過特性及び光反射特性
を有する複数の光学薄膜を有する。この光調整部材のこ
れらの光学薄膜の光透過特性と光反射特性は、色補正部
材と光変調部材を通った光の色むらを発生させずに光を
合成するために異なっている。これにより光合成部材に
より合成された光は、光量を損なうことなく、この光合
成部材で合成された光を画面に投写した場合に画面左右
の色むらを均一にあるいは色むらを画面の左右に対称に
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、
光源からの光を通すことで光変調を与えるための光変調
部材と、光源からの光あるいは光変調部材で光変調され
た光の色を補正する色補正部材と、光透過特性と光反射
特性を有する複数の光学薄膜を有し色補正部材と光変調
部材を通った光を合成する際に、色むらを防ぐために光
学薄膜の光透過特性と光反射特性がそれぞれ異なってい
る光合成部材と、を有する光学装置と、合成された光を
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。こ
れにより光合成部材により合成された光は、光量を損な
うことなく、この光合成部材で合成された光を画面に投
写した場合に画面左右の色むらを均一にすることができ
る。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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、フィルター１５、フライ
アイレンズ２１，２３が配置されている。これらのフィ
ルター１５、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。

【００１６】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、
フィルター１５を通ってきた、例えばＰ波（Ｐ偏光成
分）の強度分布を均等化するために用いられている。フ
ィルター１５、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
三原色が合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。

【００１７】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５１と、色補
正用ダイクロイックフィルター（色補正部材）１２０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。

【００１８】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と色補正用ダイクロイックフィルター（色補正
部材）１３０と、光変調部材としての液晶表示パネル４
９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４３と色補
正用ダイクロイックフィルター（色補正部材）１４０、
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。

【００１９】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。

【００２０】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２
７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、色補
正用ダイクロイックフィルター１３０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１４０、液晶表示パ
ネル４５を通る。

【００２１】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１２０、液晶表示パネル５３を通る。

【００２２】次に、図４と図５及び図６に示すダイクロ
イックプリズム４１の構成について説明する。このダイ
クロイックプリズム４１は、赤色光（Ｒ）、青色光
（Ｂ）、緑色光（Ｇ）を合成して、合成光１３Ａを作る
プリズムである。このダイクロイックプリズム４１は、
図５と図６に示すように４つの断面三角形状のプリズム
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（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）のいずれかの面には、光透過特性及び光反射特
性を有する光学薄膜部分２ａ−１かつ２ａ−２，２ｂ−
１かつ２ｂ−２，２ｃ−１かつ２ｃ−２，２ｄ−１かつ
２ｄ−２もしくは２ａ−１又は２ａ−２，２ｂ−１又は
２ｂ−２，２ｃ−１又は２ｃ−２，２ｄ−１又は２ｄ−
２が形成されている。このようなあらかじめ定められた
光透過特性及び光反射特性を有する光学薄膜部分（光学
多層膜）２ａ−１〜２ｄ−２は、図５と図６に示すよう
にプリズム４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄの接着しよ
うとする面に対して形成されている。このような４つの
プリズム４１Ａ〜４１Ｄを接着剤により接着すること
で、プリズムの界面には図５に示すような光学薄膜２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが形成されている。このような光
学薄膜２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの光軸ＯＰ２あるいはＯ
Ｐ５に対する角度α１，α２，α３，α４は、たとえば
４５°である。このダイクロイックプリズム４１の各プ
リズム４１Ａ〜４１Ｄは、プラスチックあるいはガラス
により断面三角形状に作られている。

【００２３】次に、図４と図５に示す色補正用ダイクロ
イックフィルター１２０，１３０，１４０について説明
する。色補正用ダイクロイックフィルター１２０は、光
源３からの光を導くコンデンサーレンズ５１と、光変調
部材としての液晶表示パネル５３とプリズム４１ｃとの
間に配置されている。このダイクロイックフィルター１
２０は液晶表示パネル５３に対して平行であり、かつ光
軸ＯＰ２に対して垂直に設定されている。同様にして、
色補正用ダイクロイックフィルター１３０は、光源３か
らの光を導くコンデンサーレンズ４７と光変調部材であ
る液晶表示パネル４９の間に配置されている。ダイクロ
イックフィルター１３０は液晶表示パネル４９と平行で
あり、かつ光軸ＯＰ３に対して垂直に配置されている。

【００２４】色補正用ダイクロイックフィルター１４０
は、光源３からの光を導くコンデンサーレンズ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。ダイクロイックフィルター１４０は液晶表示パネ
ル４５と平行であり、光軸ＯＰ５に対して垂直に配置さ
れている。これらの色補正用ダイクロイックフィルター
１２０，１３０，１４０は、光透過部材の一方の面もし
くは両方の面に、所定の光透過特性と光反射特性を有す
る光学薄膜を形成した部材である。光透過部材として
は、プラスチックあるいはガラスにより平面状あるいは
レンズ状に作ったものを採用することができる。

【００２５】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で可視域に帯域制限されて、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１２０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２ａ，２ｄに達する。

【００２６】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、ダイクロイックフィルター１３０、
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２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ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２
９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１４０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２ｂ，２ｃに達する。

【００２７】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５３，４９，４
５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の投写レンズよりスクリーン１０２の背面
に拡大投写される。この場合に、次に説明するダイクロ
イックプリズム４１の構成から、スクリーン１０２上に
て画面において色むらを均一に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。

【００２８】次に、図５と図６に示す光学薄膜２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄの光学的な特性の特徴的な部分について
説明する。光学薄膜２ａは、図６に示す光学薄膜部分２
ａ−１，２ａ−２の両方か片方により構成されている。
同様にして光学薄膜２ｂは、光学薄膜部分２ｂ−１，２
ｂ−２により構成されている。光学薄膜２ｃは、光学薄
膜部分２ｃ−１，２ｃ−２により構成されている。光学
薄膜２ｄは、光学薄膜部分２ｄ−１，２ｄ−２の両方か
片方により構成されている。いずれにしても光学薄膜は
両方の光学薄膜部分、片方のみの光学薄膜部分、両方と
もない場合もある。本発明の実施の形態のダイクロイッ
クプリズム４１の特徴的なことは、光学薄膜２ａと光学
薄膜２ｄの光透過特性及び光反射特性が異なることであ
る。同様にして光学薄膜２ｂと光学薄膜２ｃの光透過特
性及び光反射特性も異なる。

【００２９】図７は、図８に示すダイクロイックプリズ
ム４１の光学薄膜２ａ、光学薄膜部分（２ａ−１，２ａ
−２）に関連する光学的な反射特性を示している。同様
にして図９は、図１０に示す光学薄膜２ｄの光学的反射
特性を示している。図１１は、図１２に示す光学薄膜２
ｄの光学的透過特性を示している。図１３は図１４に示
す光学薄膜２ａの光学的透過特性を示している。図１５
は図１６に示す光学薄膜２ｂの光学的透過特性を示して
いる。図１７は図１８に示す光学薄膜２ｃの光学的透過
特性を示している。図１９は図２０に示す光学薄膜２ｃ
の光学的反射特性を示している。図２１は、図２２の光
学薄膜２ｂの光学的反射特性を示している。

【００３０】上述した光学薄膜２ａ，２ｄの光学的特
性、すなわち光透過特性及び光反射特性が異なるように
設定されている。光学薄膜２ａ，２ｄは、赤色光（Ｒ）
の反射の光学的特性を有しており、一方図２０及び図２
２の光学薄膜２ｂ，２ｃは、青色光（Ｂ）の反射の光学
的特性を有する。従来これらの光学薄膜２ａと２ｄは同
一特性であり、光学薄膜２ｂと２ｃも同一特性で、蒸着
またはスパッタ等の手法によりプリズムに形成されてい
る。しかし、本発明の実施の形態においては、光学薄膜
２ａと２ｄの光学的特性を別々に設定し、さらに光学薄
膜２ｂと２ｄの光学的特性も別々に設定する。

【００３１】まず図７と図８を参照する。図７は、光学
薄膜２ａの赤帯域反射率Ｒｒに対する波長λの関係を示
している。図７においては、色補正用ダイクロイックフ
ィルター１２０の透過特性Ａ、ダイクロイックプリズム
４１の光学薄膜２ａの反射特性Ａ２、及び光学薄膜２ａ
の反射特性Ａ１を示している。この反射特性Ａ１は、図
８の液晶表示パネル５３の中心ＣＰに対応する光学薄膜
２ａの反射特性である。反射特性Ａ２は液晶表示パネル
５３の右端に対応する。同様にして、図９は、光学薄膜
２ｄの赤帯域反射率Ｒｒに対する波長λの関係を示して
いる。図９においては、色補正用ダイクロイックフィル
ター１２０の透過特性Ａ、ダイクロイックプリズム４１
の光学薄膜２ａの反射特性Ａ２、及び光学薄膜２ａの反
射特性Ａ１を示している。この反射特性Ａ１は、図８の
液晶表示パネル５３の中心ＣＰに対応する光学薄膜２ａ
の反射特性である。反射特性Ａ２は液晶表示パネル５３
の左端に対応する。

【００３２】図７と図９において、赤色光Ｒに関して、
λＲｔは、平行配列されている色補正用ダイクロイック
フィルター１２０の半値波長（０°入射時）を示し、λ
２ａとλ２ｄは、ダイクロイックプリズム４１の光学薄
膜２ａ，２ｄの設計半値波長（４５°入射時）を示して
いる。そして、Δλ２ａとΔλ２ｄはほぼ同じ値であ
り、これらのΔλ２ａ，Δλ２ｄは、光学薄膜２ａ，２
ｄの部分の角度依存性（１°に対する半値波長の変化
量）を示している。θ２ａとθ２ｄは、液晶表示パネル
５３の左右の端部を通りダイクロイックプリズムの光学
薄膜２ａ，２ｄに入射する光線の主光線の角度を示して
いる。Δθ２ａとΔθ２ｄはほぼ同じ値であり、Δθ２
ａ，Δθ２ｄは、液晶表示パネル５３の左右の端部を通
り光学薄膜２ａ，２ｄに入射する光線の広がり角度であ
る。尚、図８と図９では、赤色光Ｒの反射光を生じる
が、図示の簡略化のために光路を９０°曲げずに表示し
ている。このような定義を行った場合に、図７と図９の
赤色光Ｒに関して光学薄膜２ａ，２ｄの特性において
は、λＲｔ≧λ２ａ＋Δλ２ｄ×（θ２ｄ＋Δθ２ｄ）
かつλＲｔ≧λ２ｄ となるようにλＲｔ，λ２ａ，
λ２ｄの値を選択する。図７と図９はこのような値を選
択した場合の例を示しており、図７の光学薄膜２ａの反
射特性Ａ２と反射特性Ａ１が、透過特性Ａより長波長側
にずれないようにし、かつ図９の光学薄膜２ｄの反射特
性Ａ１，Ａ２は透過特性Ａより長波長側にずれないよう
にしている。これにより、図８と図１０中の色補正用ダ
イクロイックフィルター１２０（Ａ）で決定されるλＲ
ｔのみにより赤色が決定される。図７と図９にて赤色の
帯域は各色フィルターの最も長波長側にある要素に図８
と図１０において決定され、それより高い波長域が画面
に表示されることになる。図７と図９ともども最も長波
長側にある要素はλＲｔを決定する。

【００３３】次に、図１１〜図１４を参照する。図１１
と図１２は、緑色光（Ｇ）の長波長側緑帯域透過率Ｇｌ
ｔに対する波長λの関係を示している。図１１において
は図１２に示すように、色補正用ダイクロイックフィル
ター１３０の透過特性Ａ、光学薄膜２ｄの透過特性Ａ２
及び光学薄膜２ｄの透過特性Ａ１を示している。透過特
性Ａ１は、液晶表示パネル４９の中心ＣＬに対応する透
過特性であり、透過特性Ａ２はダイクロイックフィルタ
ー１３０の右端に対応する透過特性である。

【００３４】図１３には、図１４に示すように、ダイク
ロイックフィルター１３０の透過特性Ａ、光学薄膜２ａ
の透過特性Ａ１，透過特性Ａ２を示している。透過特性
Ａ１は液晶表示パネル４９の中心ＣＬに対応する光学薄
膜２ａの透過特性を示し、透過特性Ａ２は、液晶表示パ
ネル４９の左端に対応する透過特性を示している。

【００３５】図１１の場合においては、透過特性Ａ２，
Ａ１が、透過特性Ａの中に入らないように設定してい
る。図１３の場合には、透過特性Ａ２，Ａ１はすでに透
過特性Ａの中に入っていない。この場合には、λＧｌｔ
を、平行配列された色補正用ダイクロイックフィルター
１３０の長波長側半値波長（０°入射時）とすると、λ
Ｇｌｔ≦λ２ａ かつλＧｌｔ≦λ２ｄ−Δλ２ａ×
（θ２ａ＋Δθ２ａ） となるようにλＧｌｔ等を選択
する。

【００３６】次に、図１５〜図１８を参照する。図１５
と図１７においては、緑色光（Ｇ）の短波長側緑帯域透
過率（Ｇｓｒ）に対する波長λの関係を示している。図
１５では、図１６に示すダイクロイックプリズム４１の
光学薄膜２ｂの透過特性Ａ１、平行配列された色補正用
ダイクロイックフィルター１３０の透過特性Ａ、ダイク
ロイックプリズム４１の光学薄膜２ｂの透過特性Ａ２の
関係を示している。図１５の場合には、透過特性Ａ１は
液晶表示パネル４９の中心ＣＬに対応する光学薄膜２ｂ
の透過特性を示し、透過特性Ａはダイクロイックフィル
ター１３０の透過特性を示している。透過特性Ａ２は、
液晶表示パネル４９の右端に対応する光学薄膜２ｂの透
過特性を示している。

【００３７】図１７においては、透過特性Ａ２は、液晶
表示パネル４９の左端に対応する光学薄膜２ｃの透過特
性を示し、透過特性Ａ１は、液晶表示パネル４９の中心
ＣＬに対応する光学薄膜２ｃの透過特性を示している。
透過特性Ａは、ダイクロイックフィルター１３０の透過
特性である。この場合には、λＧｓｔをダイクロイック
フィルター１３０の短波長側半値波長（０°入射時）と
すると、λＧｓｔ≧λ２ｂ＋Δλ２ｂ×（θ２ｂ＋Δθ
２ｂ） かつλＧｓｔ≧λ２ｃとなるようにλＧｓｔを
選択する。

【００３８】次に図１９〜図２２を参照すると、図１９
と図２１は、青色光（Ｂ）の青帯域反射率Ｂｒに対する
波長λの関係を示している。図１９の透過特性Ａは、図
２０の色補正用ダイクロイックフィルター１４０の透過
特性を示している。反射特性Ａ１は、液晶表示パネル４
５の中心ＣＬに対する光学薄膜２ｃの反射特性を示して
いる。反射特性Ａ２は、液晶表示パネル４５の右端に対
応する光学薄膜２ｃの反射特性を示している。

【００３９】図２１では、透過特性Ａは、図２２のダイ
クロイックフィルター１４０の透過特性を示している。
反射特性Ａ１は、液晶表示パネル４５の中心ＣＬに対応
する光学薄膜２ｂの反射特性を示している。反射特性Ａ
２は、液晶表示パネル４５の左端に対応する光学薄膜２
ｂの反射特性を示している。

【００４０】図１９と図２１において、λＢｔを色補正
用ダイクロイックフィルター１４０の長波長側半値波長
（０°入射時）とすると、λＢｔ≦λ２ｃ−Δλ２ｃ×
（θ２ｃ＋Δθ２ｃ） かつλＢｔ≦λ２ｂとなるよう
に、λＢｔを選択する。

【００４１】以上説明した実施の形態は、図５と図６に
示すダイクロイックプリズム４１の光学薄膜２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄにおいて、光学薄膜２ａ，２ｄの光学特
性を変えて、かつ光学薄膜２ｂ，２ｃの光学特性をも異
ならせるようにした一例に過ぎない。このようにダイク
ロイックプリズム４１の４面の光学薄膜２ａ〜２ｄの光
学的特性を変えることにより、図４に示すスクリーン１
０２に対して合成光１３Ａを投影する場合に画面光量を
損なうことなく画面色むらを均一にして、高画質化を実
現することができる。すなわち、光合成用のダイクロイ
ックプリズム（クロスプリズムとも呼ぶ）の左右の光学
薄膜の特性を、その角度依存性に合わせて違えることに
より画面の光量を損なうことなく面内の色むらを押さえ
ることができる。

【００４２】このように、光学薄膜２ａ，２ｄ及び光学
薄膜２ｂ，２ｃの光学特性を変えることにより、液晶表
示パネルの各点に対応する色分離／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
に画面周辺において画面中心の光学膜設計値と色が変わ
ってしまうのをあらかじめ防ぐことができる。この色分
離／合成光学素子とは、図２３のダイクロイックミラー
５０２ｃ，５０２ａと上述したダイクロイックプリズム
４１である。すなわち、色分離／合成光学素子の光束の
広がりによる色分離／合成光学素子の角度依存性を、工
夫なく色補正用ダイクロイックフィルター１２０，１３
０，１４０だけで波長制限すると、不必要に有効な波長
域成分を大きく損ない画面輝度の低下となる。そこで、
このような色補正用ダイクロイックフィルター１２０，
１３０，１４０を用いた場合に、有効な波長成分を損な
うことなく画面輝度の低下を防ぎ、画面色むらが均一な
構成にするために、上述したように光学薄膜２ａ，２ｃ
あるいは光学薄膜２ｂ，２ｄの光学的特性を積極的に異
ならせるのである。これにより、色補正用ダイクロイッ
クフィルター１２０，１３０，１４０は不必要に有効な
波長域成分を大きく損なうことなく波長制限をしすぎず
に、有効に波長帯域を得られ色むらなく画面輝度の低下
をさけられる。

【００４３】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではない。上述した実施の形態では、色補正用
ダイクロイックフィルター１２０，１３０，１４０は、
コンデンサーレンズと液晶表示パネルの間に配置されて
いるが、これに限らずコンデンサーレンズよりも光軸に
沿って手前側に配置することも勿論可能である。また光
変調手段として液晶表示パネルを用いているが、これに
限らず他の種類の表示手段を用いることができる。光源
としては、メタルハライドランプやハロゲンランプ等を
用いる他に、水銀及びキセノンランプ等を採用すること
もできる。図示の表示装置は、スクリーンの背面から画
像を表示する形式のものを採用している。しかしこれに
限らず本発明の表示装置は、スクリーンの前面に直接投
影する方式であっても勿論構わない。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用いることもでき
る。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画面輝度の低下を起こさずに、画面の色むらを均一にす
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の投写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の投写型表示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等を示す
図。

【図６】図５のダイクロイックプリズムの各プリズムを
示す分解斜視図。

【図７】赤色光Ｒに関して、赤帯域反射率Ｒｒと、波長
λの関係を示す図。

【図８】図７に対応して示すダイクロイックプリズムの
光学薄膜の特性を説明する図。

【図９】赤色光Ｒに関し、赤帯域反射率Ｒｒと、波長λ
の関係を示す図。

【図１０】図９に関連して示す光学薄膜の光学特性を説
明する図。

【図１１】緑色光Ｇに関する長波長側緑帯域透過率Ｇｌ
ｔに対する波長λの関係を示す図。

【図１２】図１１における光学薄膜の光学的特性を示す
図。

【図１３】緑色光Ｇに関する長波長側緑帯域透過率Ｇｌ
ｔに対する波長λの関係を示す図。

【図１４】図１３に関して光学薄膜の光学特性を示す
図。

【図１５】緑色光Ｇの短波長側緑帯域透過率Ｇｓｒに対
して波長λの関係を示す図。

【図１６】図１５に関して光学薄膜の光学特性を示す
図。

【図１７】緑色光Ｇの短波長側緑帯域透過率Ｇｓｒに対
する波長λの関係を示す図。

【図１８】図１７に関して光学薄膜の光学特性を示す
図。

【図１９】青色光Ｂの青帯域反射率Ｂｒに対する波長λ
の関係を示す図。

【図２０】図１９に関する光学薄膜の光学特性を示す
図。

【図２１】青色光Ｂの青帯域反射率Ｂｒに対する波長λ
の関係を示す図。

【図２２】図２１に関して光学薄膜の光学特性を示す
図。

【図２３】従来の投写型表示装置の例を示す図。

【図２４】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、３・・・光源、１１・・・光
学装置、１３・・・投写レンズ鏡筒、４１・・・ダイク
ロイックプリズム（光合成部材）、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、４５，４９，５
３・・・液晶表示パネル（光変調部材）、１０２・・・
スクリーン、１２０，１３０，１４０・・・色補正用ダ
イクロイックフィルター（色補正部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｚ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ 9/31 9/31 Ｃ (72)発明者 村上 恭一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を通すことで光変調を与え
   るための光変調部材と、 光源からの光あるいは光変調部材で光変調された光の色
   を補正する色補正部材と、 光透過特性と光反射特性を有する複数の光学薄膜を有
   し、色補正部材と光変調部材を通った光を合成する際
   に、色むらを防ぐために光学薄膜の光透過特性と光反射
   特性がそれぞれ異なっている光合成部材と、を備えるこ
   とを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 光合成部材は、 断面三角形状であり、赤色光が入射される光学薄膜を有
   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、青色光が入射される光学薄膜を有
   する第３プリズムと、 光学薄膜を有し、赤色光、緑色光、青色光を合成した光
   が出射する第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。
3. 【請求項３】 ダイクロイックプリズムの第１プリズム
   乃至第４プリズムにそれぞれ形成されている各光学薄膜
   は、各第１プリズム乃至第４プリズム上では一様に形成
   されているが、互いに異なる光透過特性と光反射特性を
   有する請求項２に記載の光学装置。
4. 【請求項４】 色補正部材は、ダイクロイックフィルタ
   ーである請求項１に記載の光学装置。
5. 【請求項５】 色補正部材は、平板状あるいはレンズ状
   の基板と、この基板に形成された光透過特性と光反射特
   性を備えている光学薄膜とを有し、 色補正部材は、光軸に関して光変調部材の前側あるいは
   後側において光変調部材に平行に配置されている請求項
   １に記載の光学装置。
6. 【請求項６】 光源と、 光源からの光を通すことで光変調を与えるための光変調
   部材と、 光源からの光あるいは光変調部材で光変調された光の色
   を補正する色補正部材と、光透過特性と光反射特性を有
   する複数の光学薄膜を有し色補正部材と光変調部材を通
   った光を合成する際に、色むらを防ぐために光学薄膜の
   光透過特性と光反射特性がそれぞれ異なっている光合成
   部材と、を有する光学装置と、 合成された光を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。
7. 【請求項７】 光合成部材は、 断面三角形状であり、赤色光が入射される光学薄膜を有
   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、青色光が入射される光学薄膜を有
   する第３プリズムと、 光学薄膜を有し、赤色光、緑色光、青色光を合成した光
   が出射する第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
   置を備える表示装置。
8. 【請求項８】 光変調部材は、画像を映し出す液晶表示
   装置である請求項６に記載の光学装置を備える表示装
   置。