(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射した光を赤、緑、青の３つの色光に分離する色分離手段と、
前記３つの色光の各々を変調する３つの液晶ライトバルブと、
前記光源と前記液晶ライトバルブとの間に配置され、前記光源から発せられた光により前記液晶ライトバルブを照明するための光学系と、
前記液晶ライトバルブから収束光として出射された３つの光をダイクロイック多層膜により１つに合成する光合成手段と、
前記光合成手段によって合成された映像をスクリーンに投射する投射手段とを備えた映像投射装置において、
前記３つの液晶ライトバルブに前記色分離手段により分離された前記３つの色光が入射する３つの光路中の少なくとも１光路中に、前記光学系により前記液晶ライトバルブを照明する過程の発散または収束する光束に対して面内色純度を補正する色純度補正フィルタを、前記合成手段から前記投射手段に出力される収束光の波長シフトをキャンセルするように、入射光軸に直交する垂直軸に対して所定角度傾けて配設した
ことを特徴とする映像投射装置。
【請求項２】
前記色純度補正フィルタは、入射光軸に直交する垂直軸に対して、時計回り方向または反時計回り方向に１０度傾けて配設した
ことを特徴とする請求項１に記載の映像投射装置。
【請求項３】
前記色純度補正フィルタは、面内で同一光学特性を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の映像投射装置。
【請求項４】
前記映像投射装置は、リア型の液晶プロジェクタである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項記載の映像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばリア型液晶プロジェクタなどの映像投射装置に関するものであり、特に、その投射映像の色ムラ補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リア型液晶プロジェクタなどの映像投射装置においては、液晶ライトバルブの透過光をスクリーンに投射して映像を表示するようになされている。すなわち、液晶プロジェクタは、例えばメタルハライドランプ等の光源により照明光を形成し、この照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色信号でそれぞれの液晶ライトバルブを駆動し、色分離手段によって分光されたＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの照明光を各液晶ライトバルブに透過させる。これらの液晶ライトバルブの透過光を光合成手段により合成した後、投射手段によりスクリーン上に投射し、カラーの投射映像を形成するようになっている。
【０００３】
従来のリア型液晶プロジェクタの構成の一例を図５に示す。すなわち、ランプ１はＲ、Ｇ、Ｂ各色成分を含む光を放射し、ランプ１から放射された光はフライアイレンズ２、３に入射される。フライアイレンズ（オプチカルインテグレータ）２、３では、図６に示す如くランプ光を集光して液晶ライトバルブを均一に照明する。
フライアイレンズ２、３を透過した光のＲ成分は、Ｒ反射ダイクロイックミラー４およびミラー５で反射され、コンデンサレンズ６で略平行光となされてＲ用液晶ライトバルブ７に入射される。
【０００４】
同様に、Ｒ反射ダイクロイックミラー４を透過した光のＧ成分は、Ｇ反射ダイクロイックミラー８で反射され、コンデンサレンズ９で略平行光となされてＧ用液晶ライトバルブ１０に入射される。
Ｇ反射ダイクロイックミラー８を透過した残りのＢ成分の光は、リレーレンズ１１、ミラー１２、リレーレンズ１３を経てミラー１４で反射され、コンデンサレンズ１５で略平行光となされてＢ用液晶ライトバルブ１６に入射される。
【０００５】
Ｒ用液晶ライトバルブ７、Ｇ用液晶ライトバルブ１０およびＢ用液晶ライトバルブ１６には、それぞれの映像信号に応じて透過率の変化として光学像が形成される。Ｒ用液晶ライトバルブ７、Ｇ用液晶ライトバルブ１０およびＢ用液晶ライトバルブ１６からの出力光はダイクロイックプリズム１７により１つに合成されて実質的にＧ用液晶ライトバルブ１０の位置にカラー映像が形成される。
【０００６】
ダイクロイックプリズム１７は、４つの直角プリズム１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを接合したプリズム型のダイクロイックミラーであり、接合面１９にはＲ反射のダイクロイック多層膜が、接合面２０にはＢ反射のダイクロイック多層膜が蒸着されている。
このダイクロイックプリズム１７によって合成されたカラー映像は、投射レンズ１８によって拡大されてスクリーン（図示省略）のリア方向から投射される。
【０００７】
しかしながら、このような従来の構成では、ダイクロイックプリズム１７に入射される光は、収束されて入射されるため所定の傾きを有している。例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示したダイクロイックプリズム１７に入射されるＲ光の入射角は、中央部のθ0 に対して上部ではθ1 、下部ではθ2 と異なり、同図（ａ）、（ｃ）に示したダイクロイックプリズム１７に入射されるＢ光の入射角は、中央部のθ0 ′に対して上部ではθ1 ′、下部ではθ2 ′と異なっている。
【０００８】
ダイクロイックプリズム１７におけるダイクロイック多層膜は、入射角度によって反射率が変化する角度依存性を有している。そのため、このような傾きを持った光が入射されると、図７（ｄ）に示す如き波長シフトが発生する。つまり、入射角θ0 に対してθ2 では短波長側にシフトし、θ1 では長波長側にシフトし、入射角θ0 ′に対してθ1 ′では短波長側にシフトし、θ2 ′では長波長側にシフトすることになる。
このことは、ダイクロイックプリズム１７を用いて構成される液晶プロジェクタの色純度を著しく悪化させる。すなわち、例えば赤色をスクリーン上に表示した場合、図８（ａ）に示すように、右半分は純粋な赤に近く、左半分は黄身を帯びた赤となる色シェーディングを起こす。
【０００９】
このような色純度の悪化は、表示映像の輝度分布にも影響を及ぼすことになり、同図（ｂ）に示すように、画面右部の明るさに比べて左部が明るい輝度ムラとなる。そのため、画面左部に減衰フィルタなどを挿入して輝度分布の均一化を図らねばならず、液晶プロジェクタの光利用率の低下を招くという問題がある。
このようにな問題点を解決する手法として、光の入射角度によってダイクロイック多層膜の膜厚を変化させる方法があるが、構造が複雑となり、経済的にも無駄が多く、好ましくない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、従来の映像投射装置に使用されるダイクロイックプリズムやダイクロイックミラーの角度依存性による入射光の波長シフトを改良し、色純度に優れ、輝度分布の均一な映像投射装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために本発明の映像投射装置は、光源と、前記光源から出射した光を赤、緑、青の３つの色光に分離する色分離手段と、前記３つの色光の各々を変調する３つの液晶ライトバルブと、前記光源と前記液晶ライトバルブとの間に配置され、前記光源から発せられた光により前記液晶ライトバルブを照明するための光学系と、前記液晶ライトバルブから収束光として出射された３つの光をダイクロイック多層膜により１つに合成する光合成手段と、前記光合成手段によって合成された映像をスクリーンに投射する投射手段とを備えた映像投射装置において、前記３つの液晶ライトバルブに前記色分離手段により分離された前記３つの色光が入射する３つの光路中の少なくとも１光路中に、前記光学系により前記液晶ライトバルブを照明する過程の発散または収束する光束に対して面内色純度を補正する色純度補正フィルタを、前記合成手段から前記投射手段に出力される収束光の波長シフトをキャンセルするように、入射光軸に直交する垂直軸に対して所定角度傾けて配設したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の映像投射装置では、液晶プロジェクタを構成するＲ、Ｇ、Ｂの３つの液晶ライトバルブに前記色分離手段により分離された前記３つの色光が入射する３つの光路中の少なくとも１光路中に、前記光学系により前記液晶ライトバルブを照明する過程の発散または収束する光束に対して面内色純度を補正する色純度補正フィルタを、前記合成手段から前記投射手段に出力される収束光の波長シフトをキャンセルするように、入射光軸に直交する垂直軸に対して所定角度傾けて配設し、スクリーンに表示される表示映像の色純度が改善され、表示映像の輝度分布を均一にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態につき添付図面を参照して説明する。
【００１４】
実施の形態例１
先ず、図１を参照して実施の形態例１の映像投射装置の構成を説明する。図１は本発明の映像投射装置の実施の形態例１を示す上面図である。なお、従来技術で記載した事項と共通する部分には以降も同一の参照符号を付し、それらの説明を一部省略する。
【００１５】
図１に示されるようなクロスプリズム方式の本例の映像投射装置は、ランプ１、フライアイレンズ２、３、Ｒ反射ダイクロイックミラー４、ミラー５、コンデンサレンズ６、Ｒ用液晶ライトバルブ７、Ｇ反射ダイクロイックミラー８、コンデンサレンズ９、Ｇ用液晶ライトバルブ１０、リレーレンズ１１、１３、ミラー１２、１４、コンデンサレンズ１５およびＢ用液晶ライトバルブ１６により構成される。
【００１６】
更に、Ｒ用液晶ライトバルブ７、Ｇ用液晶ライトバルブ１０およびＢ用液晶ライトバルブ１６からの出力光を合成する光合成手段たるダイクロイックプリズム１７、合成カラー映像をスクリーン（図示省略）に投射する投射レンズ１８により構成される。
そして、例えばＲ反射ダイクロイックミラー４とミラー５の間には本発明の特徴事項として、前述の表示映像の色純度を補正するカラートリミングフィルタたる色純度補正フィルタ１００（図２参照）が、入射光軸Ｘと、入射光軸Ｘに直交する垂直面Ｙが形成する垂直軸Ｚに対して時計回り方向に１０°傾けて挿入されている。
【００１７】
以上のように構成された本例の映像投射装置の動作を説明する。
【００１８】
ランプ１はＲ、Ｇ、Ｂ各色成分を含む光を放射し、ランプ１から放射された光はフライアイレンズ２、３により各種液晶ライトバルブを均一に照明する光に変換される。フライアイレンズ２、３を透過した光のＲ成分は、Ｒ反射ダイクロイックミラー４で反射され、傾けて配置された色純度補正フィルタ１００に入射される。この色純度補正フィルタ１００は、ガラスまたは金属などからなり、透過特性に優れたＴｉＯ2 、ＳｉＯ2 などの蒸着膜を数μｍ程度形成した、面内で同一光学特性を有するダイクロイックフィルタである。
【００１９】
本発明者らは、このように形成された色純度補正フィルタ１００を用いて実験の結果、色純度補正フィルタ１００を入射光軸Ｘに直交する垂直軸Ｚに対して時計回り方向にθ＝１０°傾けて挿入することにより、図２に示す如き入射光波長のシフトがキャンセルされることを見い出した。
すなわち、色純度補正フィルタ１００は上面図（図１）で見て時計回り方向にθ＝１０°傾けて配置されているため、この色純度補正フィルタ１００を透過したＲ光は、図７に示したダイクロイックプリズム１７に入射されるＲ光入射角に対する逆補正がかけられることになり、図２に示す如き波長シフトがキャンセルされる。これにより、スクリーンに表示される表示映像の色純度が改善されると共に、表示映像の輝度分布を均一とすることができる。以降の動作は従来技術と同様であり、重複するため説明を省略する。
【００２０】
実施の形態例２
本実施の形態例は、実施の形態例１におけるクロスプリズム方式に代えて、Ｌ型プリズム方式を採用した例であり、これを図３を参照して説明する。図３は本発明の映像投射装置の実施の形態例２を示す上面図である。
【００２１】
図３に示すような本例の映像投射装置は、ランプ１、コンデンサレンズ６、Ｒ反射ダイクロイックミラー４、ミラー５、Ｒ用液晶ライトバルブ７、Ｇ反射ダイクロイックミラー８、Ｇ用液晶ライトバルブ１０、Ｂ用液晶ライトバルブ１６、ミラー１２、イエロー（Ｙ）反射ダイクロイックミラー２１および投射レンズ１８により構成される。
【００２２】
そして、例えばＲ反射ダイクロイックミラー４とミラー５の間には本発明の色純度補正フィルタ１００が、前述とは逆の入射光軸Ｘに直交する垂直軸Ｚに対して反時計回り方向に１０°傾けて挿入されている。これにより、本光学系においてもスクリーンに表示される表示映像の色純度が改善され、表示映像の輝度分布を均一とすることができる。以降の動作は重複するため省略する。
【００２３】
実施の形態例３
本実施の形態例は、Ｌ型プリズム方式の形態を変形した例であり、これを図４を参照して説明する。図４は本発明の映像投射装置の実施の形態例３を示す上面図である。
【００２４】
図４に示すような本例の映像投射装置は、ランプ１、リレーレンズ１１、１３、Ｒ反射ダイクロイックミラー４、ミラー５、コンデンサレンズ６、Ｒ用液晶ライトバルブ７、Ｇ反射ダイクロイックミラー８、コンデンサレンズ９、Ｇ用液晶ライトバルブ１０、コンデンサレンズ１５、Ｂ用液晶ライトバルブ１６、ミラー１２、イエロー（Ｙ）反射ダイクロイックミラー２１および投射レンズ１８により構成される。
【００２５】
そして、例えばＲ反射ダイクロイックミラー４とミラー５の間には本発明の色純度補正フィルタ１００が、入射光軸Ｘに直交する垂直軸Ｚに対して時計回り方向に１０°傾けて挿入されている。これにより、本光学系においてもスクリーンに表示される表示映像の色純度が改善され、表示映像の輝度分布を均一とすることができる。以降の動作は重複するため省略する。
【００２６】
本発明は前記実施の形態例に限定されず、種々の実施形態を採ることができる。例えば本実施の形態例ではリア型液晶プロジェクタについて説明したが、無論フロント型液晶プロジェクタにも応用が可能である。また、本実施の形態例ではＲ光路中に色純度補正フィルタ１００を挿入する例を例示したが、映像投射装置の表示映像の状況によってＲ、Ｇ、Ｂ何れの光路中に挿入しても良い。更に、本発明は以上示した一実施形態にとらわれず様々な形態に発展出来ることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光源装置によれば、液晶プロジェクタを構成する赤、緑、青の３つの光路中の少なくとも１光路中に、面内色純度を補正する色純度補正フィルタを、入射光軸に直交する垂直軸に対して傾けて挿入したため、入射光の傾きによる波長シフトがキャンセルされる。これにより、スクリーンに表示される表示映像の色純度が改善されるとともに、表示映像の輝度分布を均一にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の映像投射装置の実施の形態例１を示す上面図である。
【図２】  本発明の色純度補正フィルタ（赤色）を示す特性図である。
【図３】  本発明の映像投射装置の実施の形態例２を示す上面図である。
【図４】  本発明の映像投射装置の実施の形態例３を示す上面図である。
【図５】  従来のリア型液晶プロジェクタの一例を示す上面図である。
【図６】  フライアイレンズの動作を示す光路図である。
【図７】  従来のリア型液晶プロジェクタの課題を明らかにするための図であり、（ａ）はダイクロイックプリズムの拡大上面図、（ｂ）はダイクロイックプリズムの赤色入射光、（ｃ）はダイクロイックプリズムの青色入射光、（ｄ）はダイクロイックプリズムの特性図（Ｓ偏光）である。
【図８】  従来のリア型液晶プロジェクタの課題を明らかにするための図であり、（ａ）は表示画面の正面図、（ｂ）は表示画面の輝度分布を示す特性図である。
【符号の説明】
１……ランプ、２，３……フライアイレンズ、４……Ｒ反射ダイクロイックミラー、５，１２，１４……ミラー、６，９，１５……コンデンサレンズ、７……Ｒ用液晶ライトバルブ、８……Ｇ反射ダイクロイックミラー、１０……Ｇ用液晶ライトバルブ、１１，１３……リレーレンズ、１６……Ｂ用液晶ライトバルブ、１７……ダイクロイックプリズム、１８……投射レンズ、１９，２０……接合面、２１……Ｙ反射ダイクロイックミラー、１００……色純度補正フィルタ
【図１】
0003690006.tif 000002
【図２】
0003690006.tif 000003
【図３】
0003690006.tif 000004
【図４】
0003690006.tif 000005
【図５】
0003690006.tif 000006
【図６】
0003690006.tif 000007
【図７】
0003690006.tif 000008
【図８】
0003690006.tif 000009