JPH11150697A - 光学装置及びその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光学装置を提
供すること。 【解決手段】 光源３からの光を導く光学部材４３と、
光学部材４３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５３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５３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４３と光変調部材
５３の間に配置されて光学部材４３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。

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，５０３
ｂ，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，５０７
ｂ，５０７ｃは液晶表示パネル５０３ａ，５０３ｂ，５
０３ｃ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。左右に色むらが発生しており、
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。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。

【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、
長波長の透過率は良く、短波長の透過率は低い特性を有
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５０４
ａ，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５０
２ｂ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５０
８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と合成プリズムの
大きさが共に大きくなり、コスト的に不利になり、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。

【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、
フィルター１５を通ってきた、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Ｏ
Ｐ４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４
５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，４
１Ｂ，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４
１Ｇ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４
５°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θ
０，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４
１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（Δ
λＤＦ）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（Δ
λＤＰ）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Δ
λＤＦ＝±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θ
２を設定する。つまり光学薄膜４１Ｆの角度依存性（Δ
λＤＰ）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θ
３＝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ΔλＤ
Ｆ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５３，４９，４
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，１
４１ｃ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１
４１ｂ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２
Ｂ，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、Δ
λＤＦ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，４
１Ｆにおける色むらを補正し、これによりスクリーン１
０２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４
１Ｆ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）、４１
Ａ・・・第４プリズム、４１Ｂ・・・第３プリズム、４
１Ｃ・・・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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ (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 (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【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. 【請求項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. 【請求項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。