(57)【要約】【課題】投写画像での色むらの発生を防止して、高品質な画像を投写できる光学フィルタ、光学装置およびプロジェクタを提供すること。【解決手段】光学フィルタ５００は、光源ランプから射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成する液晶パネルを備えるプロジェクタに用いられ、液晶パネルの光路後段に配置される。光学フィルタ５００は、基板５１０と、この基板５１０の光束入射面に形成され屈折率の異なる２種類の薄膜５２１，５２２を交互に積層した光学変換膜５２０とを備える。この光学変換膜５２０の一端５２０Ａ側から他端５２０Ｂ側に向かって膜の厚さが連続的に減少し、基板５１０に対して傾斜して形成されている。膜の厚さが連続的に減少しているため、投写画像での色むらの発生を防止して、高品質な画像を投写できる。【選択図】　図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を備える光学機器に用いられ、前記光変調装置の光路後段に配置される光学フィルタであって、
基板と、この基板の光入射面に形成され、屈折率の異なる２種類の薄膜を交互に積層した光学変換膜とを備え、
前記光学変換膜の一端側から他端側に向かって膜の厚さが連続的に減少し、前記基板に対して傾斜して形成されていることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学フィルタにおいて、
前記２種類の薄膜のうちの一方の薄膜は五酸化タンタルから構成され、他方の薄膜は二酸化珪素から構成されていることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項３】
請求項１に記載の光学フィルタにおいて、
前記２種類の薄膜のうちの一方の薄膜は二酸化ジルコニウムから構成され、他方の薄膜は二酸化珪素から構成されていることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学フィルタにおいて、該光学フィルタの光束入射面側には、位相差板が配置されていることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項５】
光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、この光変調装置で形成された光学像を拡大して投写する投写光学系と、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学フィルタとを備えることを特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光学装置において、
前記投写光学系は、該投写光学系の光軸に対して前記光変調装置の画像形成領域の中心軸がずれたあおり投写に用いられ、
前記光学変換膜の厚さは、あおり方向に向かうに従って連続的に減少していることを特徴とする光学装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光学装置において、
前記光学フィルタは、あおり方向側端縁が前記投写光学系方向に傾斜していることを特徴とする光学装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学フィルタまたは請求項５〜請求項７のいずれかに記載の光学装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学フィルタ、光学装置およびプロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来から、プレゼンテーションやホームシアター等の分野において、プロジェクタが利用されている。このようなプロジェクタとしては、例えば、画質の向上等を目的として、光源から射出された光束を複数の色光に分離する色分離光学装置と、これらの分離された色光毎に画像情報に応じて変調する液晶パネル等の三枚の光変調装置と、これらの光変調装置で変調された色光を合成して射出するプリズム等の色合成光学装置と、この合成された色光を拡大投写する投写光学系とを備えたものがある。
【０００３】
このようなプロジェクタは、机や台の上に載置して使用するため、観察しやすいように、投写領域を投写光学系の光軸よりもやや上方にずらした、いわゆる「あおり投写」を行う構成とされている。この「あおり投写」は、投写光学系の光軸に対して色合成光学装置の光束射出端面の中心軸をあおり方向とは反対側である下方側にずらすことにより実現できる。
【０００４】
また、従来のプロジェクタでは、コンピュータから出力されたＲＧＢ信号に基づく画像を投写するデータプロジェクタとして利用する際に、投写画像に十分な明るさを付与することを目的として、光源には、緑色の波長帯（５００ｎｍ〜５７０ｎｍ）に強い輝度スペクトルを有するものが利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光源を備えるプロジェクタを用いて、ビデオ信号（コンポジット信号やコンポーネント信号）に基づく画像を投写しようとすると、緑色の波長帯が強く現れることから、例えば、投写画像において、白色となる部分が緑色がかった白色になってしまうという問題があった。そこで、従来は、液晶パネルに供給されるビデオ信号のレベルを電気回路的な調整を行うことにより、緑色の波長帯（５００ｎｍ〜５７０ｎｍ）を７０％程度まで低減させる補正を行っていた。しかしながら、この場合には、ビデオ信号のダイナミックレンジが下がって、投写画像のコントラストが３０％近く低下してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、電気回路的な調整の代わりに、投写光学系の光路後段に、これらの波長帯の光束をカットするための反射型の光学フィルタを設けたものが考えられる。このような光学フィルタは、平坦なガラス基板上に所定厚の膜を多層に形成した光学変換膜として構成され、前記波長帯の光束の３０％を反射する特性を有する構成とされる。これにより、ビデオ信号に基づく投写画像において、コントラストの低下を防止できて、投写画像の鮮明化を図ることができる。
【０００７】
しかしながら、前述した反射型の光学フィルタでは、この光学フィルタへの入射光の入射角度により反射特性が異なるため、投写画像に色むらを発生させるという場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、投写画像での色むらの発生を防止して、高品質な画像を投写できる光学フィルタ、光学装置およびプロジェクタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光学フィルタは、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を備える光学機器に用いられ、前記光変調装置の光路後段に配置される光学フィルタであって、基板と、この基板の光入射面に形成され、屈折率の異なる２種類の薄膜を交互に積層した光学変換膜とを備え、前記光学変換膜の一端側から他端側に向かって膜の厚さが連続的に減少し、前記基板に対して傾斜して形成されていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記２種類の薄膜のうちの一方の薄膜は五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）から構成され、他方の薄膜は二酸化珪素（ＳｉＯ２）から構成されるようにすることができる。
また、前記２種類の薄膜のうちの一方の薄膜は二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）から構成され、他方の薄膜は二酸化珪素（ＳｉＯ２）から構成されるようにすることもできる。
【００１１】
光学変換膜としては、前述した２種類の薄膜を交互に８層や１２層等の多層に構成したものを採用できる。この場合には、色調の調整具合に合わせて、適宜、各層の厚さや積層数を変更できる。
【００１２】
また、膜の厚さが連続的に減少するとは、この光学フィルタへの入射光束の入射角度分布に従って反射特性が変化するように、膜の厚さを連続的に変化させて構成したものである。
【００１３】
また、画像情報としては、ビデオ信号や、コンピュータからのＲＧＢ信号等が挙げられる。さらに、光源としては、例えば、メタルハライドランプ等の波長５００ｎｍ〜５７０ｎｍのスペクトルが強いものを採用できる。また、光学フィルタにおける厚みの大きい部分の光変調装置に対する位置は、特に限定されない。
【００１４】
本発明によれば、光学フィルタへの入射光の入射角度分布に従うように、光学変換膜の一端側から他端側に向かって膜の厚さを連続的に減少させて、基板に対して光学変換膜を傾斜して形成することにより、光学フィルタのどの場所においても一様な反射特性が付与されるため、投写画像での色むらの発生を防止できて、高品質な画像を提供できる。
【００１５】
以上の光学フィルタにおいて、該光学フィルタの光束入射面側には、位相差板が配置されていることが好ましい。この位相差板としては、λ／４板（１／４波長板）を好適に採用できる。
【００１６】
ここで、例えば、一般的な液晶プロジェクタでは、液晶パネルに対して、光路の前段および後段には、偏光子または検光子となる偏光板がそれぞれ設けられ、この偏光板の光路後段に投写光学系が配置され拡大投写される。
この状態で、本発明の光学フィルタを投写光学系の光路後段に配置し、液晶パネルの光路前段から光束を入射すると、液晶パネルから射出され偏光板を通過した偏光は、光学フィルタのλ／４板で反射された際に位相がずれて前記偏光板で吸収される。このため、光学フィルタでの反射光が液晶パネルまで戻らないので、このような反射光が液晶パネルで反射することによるゴーストの発生を防止できる。
【００１７】
本発明に係る光学装置は、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置と、この光変調装置で形成された光学像を拡大して投写する投写光学系と、以上の光学フィルタとを備えることを特徴とし、前述の光学フィルタと同様に、投写画像での色むらの発生を防止できて、高品質な画像を提供できる。
【００１８】
以上の光学装置において、前記投写光学系は、該投写光学系の光軸に対して前記光変調装置の画像形成領域の中心軸がずれたあおり投写に用いられ、前記光学変換膜の厚さは、あおり方向に向かうに従って連続的に減少していることが好ましい。
このようなあおり投写の場合には、光変調装置から射出され、投写光学系におけるおあり方向の反対側の位置で通過した光束は、投写光学系により光学フィルタに対して大きな角度をもって入射される。このような大きな角度を持って入射する入射光は、角度がない場合に比べて、反射特性が最も異なることになる。このため、膜の厚さがあおり方向に向かうに従って連続的に減少していることにより、大きな角度の入射光に対応できるため、より一層効果的に投写画像の画質を向上できる。
【００１９】
ここで、前記光学フィルタは、あおり方向側端縁が前記投写光学系方向に傾斜していることが好ましい。
この場合には、あおり方向側端縁が投写光学系側に傾斜していることにより、光学フィルタの各部位における入射角度の差を小さくできるため、投写画像での色むらの発生をより一層防止できる。
【００２０】
本発明に係るプロジェクタは、前記光学フィルタまたは前記光学装置を備えることを特徴とするものであり、前記光学フィルタや光学装置と略同様の効果を奏することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．プロジェクタの主な構成〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学機器としてのプロジェクタ１を上方から見た斜視図である。図２は、プロジェクタ１を下方から見た斜視図である。図１または図２に示すように、プロジェクタ１は、射出成形によって成形された略直方体状の外装ケース２を備える。この外装ケース２は、プロジェクタ１の本体部分を収納する合成樹脂製の筐体であり、アッパーケース２１と、ロアーケース２２とを備え、これらのケース２１，２２は、互いに着脱自在に構成されている。
【００２２】
アッパーケース２１は、図１，２に示すように、プロジェクタ１の上面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する上面部２１Ａ、側面部２１Ｂ、前面部２１Ｃおよび背面部２１Ｄを含んで構成される。
同様に、ロアーケース２２も、図１，２に示すように、プロジェクタ１の下面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する下面部２２Ａ、側面部２２Ｂ、前面部２２Ｃ、および背面部２２Ｄを含んで構成される。
【００２３】
従って、図１，２に示すように、直方体状の外装ケース２において、アッパーケース２１およびロアーケース２２の側面部２１Ｂ，２２Ｂ同士が連続的に接続されて直方体の側面部分２１０が構成され、同様に、前面部２１Ｃ，２２Ｃ同士の接続で前面部分２２０が、背面部２１Ｄ，２２Ｄ同士の接続で背面部分２３０が、上面部２１Ａにより上面部分２４０が、下面部２２Ａにより下面部分２５０がそれぞれ構成される。
【００２４】
図１に示すように、上面部分２４０において、その前方側には操作パネル２３が設けられ、この操作パネル２３の近傍には音声出力用のスピーカ孔２４０Ａが形成されている。
【００２５】
前方から見て右側の側面部分２１０には、２つの側面部２１Ｂ，２２Ｂを跨る開口２１１が形成されている。ここで、外装ケース２内には、後述するメイン基板５１と、インターフェース基板５２とが設けられており、この開口２１１に取り付けられるインターフェースパネル５３を介して、メイン基板５１に実装された接続部５１Ｂと、インターフェース基板５２に実装された接続部５２Ａとが外部に露出している。これらの接続部５１Ｂ，５２Ａにおいて、プロジェクタ１には外部の電子機器等が接続される。
【００２６】
前面部分２２０において、前方から見て右側で、前記操作パネル２３の近傍には、２つの前面部２１Ｃ，２２Ｃを跨ぐ円形状の開口２２１が形成されている。この開口２２１に対応するように、外装ケース２内部には、投写光学系としての投写レンズ４６が配置されている。この際、開口２２１から投写レンズ４６の先端部分が外部に露出しており、この露出部分の一部であるレバー４６Ａを介して、投写レンズ４６のフォーカス操作が手動で行えるようになっている。
【００２７】
前面部分２２０において、前記開口２２１の反対側の位置には、排気口２２２が形成されている。この排気口２２２には、安全カバー２２２Ａが形成されている。
【００２８】
図２に示すように、背面部分２３０において、背面から見た右側には矩形状の開口２３１が形成され、この開口２３１からインレットコネクタ２４が露出するようになっている。
【００２９】
下面部分２５０において、下方から見て右端側の中央位置には矩形状の開口２５１が形成されている。開口２５１には、この開口２５１を覆うランプカバー２５が着脱自在に設けられている。このランプカバー２５を取り外すことにより、図示しない光源ランプの交換が容易に行えるようになっている。
【００３０】
また、下面部分２５０において、下方から見て左側で背面側の隅部には、一段内側に凹んだ矩形面２５２が形成されている。この矩形面２５２には、外部から冷却空気を吸入するための吸気口２５２Ａが形成されている。矩形面２５２には、この矩形面２５２を覆う吸気口カバー２６が着脱自在に設けられている。吸気口カバー２６には、吸気口２５２Ａに対応する開口２６Ａが形成されている。開口２６Ａには、図示しないエア光学フィルタが設けられており、内部への塵埃の侵入が防止されている。
【００３１】
さらに、下面部分２５０において、後方側の略中央位置にはプロジェクタ１の脚部を構成する後脚２Ｒが形成されている。また、下面部２２Ａにおける前方側の左右の隅部には、同じくプロジェクタ１の脚部を構成する前脚２Ｆがそれぞれ設けられている。つまり、プロジェクタ１は、後脚２Ｒおよび２つ前脚２Ｆにより３点で支持されている。
２つの前脚２Ｆは、それぞれ上下方向に進退可能に構成されており、プロジェクタ１の前後方向および左右方向の傾き（姿勢）を調整して、投写画像の位置調整ができるようになっている。
【００３２】
また、図１，２に示すように、下面部分２５０と前面部分２２０とを跨るように、外装ケース２における前方側の略中央位置には、直方体状の凹部２５３が形成されている。この凹部２５３には、該凹部２５３の下側および前側を覆う前後方向にスライド自在なカバー部材２７が設けられている。このカバー部材２７により、凹部２５３には、プロジェクタ１の遠隔操作を行うための図示しないリモートコントローラ（リモコン）が収納される。
【００３３】
ここで、図３，４は、プロジェクタ１の内部を示す斜視図である。具体的には、図３は、図１の状態からプロジェクタ１のアッパーケース２１を外した図である。図４は、図３の状態から制御基板５を外した図である。
【００３４】
外装ケース２には、図３，４に示すように、背面部分に沿って配置され、左右方向に延びる電源ユニット３と、この電源ユニット３の前側に配置された平面視略Ｌ字状で光学系としての光学ユニット４と、これらのユニット３，４の上方および右側に配置される制御部としての制御基板５とを備える。これらの各装置３〜５によりプロジェクタ１の本体が構成されている。
【００３５】
電源ユニット３は、電源３１と、この電源３１の下方に配置された図示しないランプ駆動回路（バラスト）とを含んで構成される。
電源３１は、前記インレットコネクタに接続された図示しない電源ケーブルを通して外部から供給された電力を、前記ランプ駆動回路や制御基板５等に供給するものである。
前記ランプ駆動回路は、光学ユニット４を構成する図３，４では図示しない光源ランプに、電源３１から供給された電力を供給するものであり、前記光源ランプと電気的に接続されている。このようなランプ駆動回路は、例えば、基板に配線することにより構成できる。
【００３６】
電源３１および前記ランプ駆動回路は、略平行に上下に並んで配置されており、これらの占有空間は、プロジェクタ１の背面側で左右方向に延びている。
また、電源３１および前記ランプ駆動回路は、左右側が開口されたアルミニウム等の金属製のシールド部材３１Ａによって周囲を覆われている。
シールド部材３１Ａは、冷却空気を誘導するダクトとしての機能に加えて、電源３１や前記ランプ駆動回路で発生する電磁ノイズが、外部へ漏れないようにする機能も有している。
【００３７】
制御基板５は、図３に示すように、ユニット３，４の上側を覆うように配置されＣＰＵや接続部５１Ｂ等を含むメイン基板５１と、このメイン基板５１の下側に配置され接続部５２Ａを含むインターフェース基板５２とを備える。
この制御基板５では、接続部５１Ｂ，５２Ａを介して入力された画像情報に応じて、メイン基板５１のＣＰＵ等が、後述する光学装置を構成する液晶パネルの制御を行う。メイン基板５１は、金属製のシールド部材５１Ａによって周囲を覆われている。
【００３８】
〔２．光学ユニットの詳細な構成〕
ここで、図５は、光学ユニット４を示す分解斜視図である。図６は、光学ユニット４を模式的に示す図である。
光学ユニット４は、図６に示すように、光源装置４１１を構成する光源ランプ４１６から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成し、この光学像を拡大して投射するユニットであり、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、光学装置本体４４と、投写光学系としての投写レンズ４６と、これらの光学部品４１〜４４，４６を収納する合成樹脂製のライトガイド４７（図５）とを備える。なお、光学装置本体４４と投写レンズ４６とにより、請求項に記載の光学装置が構成されている。
【００３９】
インテグレータ照明光学系４１は、光学装置本体４４を構成する３枚の液晶パネル４４１（赤、緑、青の色光毎にそれぞれ液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂとする）の画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系であり、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。
【００４０】
光源装置４１１は、放射光源としての光源ランプ４１６と、リフレクタ４１７とを備え、光源ランプ４１６から射出された放射状の光線をリフレクタ４１７で反射して平行光線とし、この平行光線を外部へと射出する。光源ランプ４１６には、メタルハライドランプを採用している。なお、高圧水銀ランプ以外に、高圧水銀ランプやハロゲンランプ等も採用できる。また、リフレクタ４１７には、放物面鏡を採用している。なお、放物面鏡の代わりに、平行化凹レンズおよび楕円面鏡を組み合わせたものを採用してもよい。なお、光源ランプ４１６については、後で詳述する。
【００４１】
第１レンズアレイ４１２は、光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源ランプ４１６から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。各小レンズの輪郭形状は、液晶パネル４４１の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。たとえば、液晶パネル４４１の画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、各小レンズのアスペクト比も４：３に設定する。
【００４２】
第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を液晶パネル４４１上に結像させる機能を有する。
【００４３】
偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置される。このような偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３からの光を１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光学装置本体４４での光の利用効率が高められている。
【００４４】
具体的に、偏光変換素子４１４によって１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学装置本体４４の液晶パネル４４１上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタ１では、１種類の偏光光しか利用できないため、他種類のランダムな偏光光を発する光源ランプ４１６からの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子４１４を用いることにより、光源ランプ４１６から射出された光束を全て１種類の偏光光に変換し、光学装置本体４４での光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子４１４は、たとえば特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。
【００４５】
色分離光学系４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１、４２２によりインテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。
【００４６】
リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１と、リレーレンズ４３３と、反射ミラー４３２、４３４とを備え、色分離光学系４２で分離された色光である赤色光を液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有している。
【００４７】
この際、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束のうち、赤色光成分と緑色光成分とは透過し、青色光成分は反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１８を通って、青色用の液晶パネル４４１Ｂに到達する。このフィールドレンズ４１８は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル４４１Ｇ、４４１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１８も同様である。
【００４８】
また、ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１８を通って、緑色用の液晶パネル４４１Ｇに到達する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１８を通って、赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに到達する。
なお、赤色光にリレー光学系４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路長さよりも長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１８に伝えるためである。なお、リレー光学系４３には、３つの色光のうちの赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。
【００４９】
光学装置本体４４は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、色分離光学系４２で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板４４２と、各入射側偏光板４４２の後段に配置される光変調装置としての液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの後段に配置される射出側偏光板４４３と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４４４と、投写レンズ４６の光路後段に配置される位相差板（λ／４板）６００と、この位相差板６００の光路後段に配置される反射型の光学フィルタ５００とを備える。
【００５０】
液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものである。
光学装置本体４４において、色分離光学系４２で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３によって画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
【００５１】
入射側偏光板４４２は、色分離光学系４２で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものであり、サファイアガラス等の基板に偏光膜が貼付されたものである。また、基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ４１８に貼り付けてもよい。
射出側偏光板４４３も、入射側偏光板４４２と略同様に構成され、液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。また、基板を用いずに、偏光膜をクロスダイクロイックプリズム４４４に貼り付けてもよい。
これらの入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。
【００５２】
クロスダイクロイックプリズム４４４は、射出側偏光板４４３から射出され、各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成するものである。
クロスダイクロイックプリズム４４４には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に設けられ、これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成される。
【００５３】
〔３．光源ランプのスペクトル特性〕
図７は、光源ランプ４１６のスペクトル特性を示す図である。
図７に示すように、波長４４０ｎｍ近傍（５００ｎｍ〜５７０ｎｍ）に青色光を示すスペクトルのピークが現れ、波長５５０ｎｍ近傍（５００ｎｍ〜５７０ｎｍ）に緑色光を示すスペクトルのピークが現れ、波長５８０ｎｍ近傍に赤色光を示すスペクトルのピークが現れている。赤色光の強度は、緑色光の強度に対して約７０％程度である。青色光の強度は、緑色光の強度に対して約９０％程度である。
【００５４】
〔４．反射型の光学フィルタの構成〕
図８は、反射型の光学フィルタ５００の層構成を示す断面図である。
図８に示すように、反射型の光学フィルタ５００は、青板ガラスまたは白板ガラス等からなるガラス基板５１０と、このガラス基板５１０の表面に対して、蒸着等により、屈折率の異なる２種類の薄膜である高屈折率層５２１および低屈折率層５２２が交互に８層に積層された光学変換膜としての多層膜５２０とを備える。第８層は、投写レンズ４６からの光束入射側に位置する。なお、図示を省略しているが、ガラス基板５１０の裏面には、反射防止膜が形成されている。
【００５５】
多層膜５２０を構成する高屈折率層５２１は、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）から構成されている。低屈折率層５２２は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）から構成されている。多層膜５２０は、ガラス基板５１０側の第１層から第８層まで下記の厚さで構成されている。なお、反射する光の設計波長λ＝５４０（ｎｍ）とする。五酸化タンタルの屈折率ｎ１＝２．１０である。また、二酸化珪素の屈折率ｎ２＝１．４６である。
【００５６】
第１層：厚さ０．６６λｎ１（１６９７）ｎｍ、五酸化タンタル層
第２層：厚さ０．０８λｎ２（２９６）ｎｍ、二酸化珪素層
第３層：厚さ０．７９λｎ１（２０３１）ｎｍ、五酸化タンタル層
第４層：厚さ０．１２λｎ２（４４４）ｎｍ、二酸化珪素層
第５層：厚さ０．７６λｎ１（１９５４）ｎｍ、五酸化タンタル層
第６層：厚さ０．３２λｎ２（１１８４）ｎｍ、二酸化珪素層
第７層：厚さ０．６２λｎ１（１５９４）ｎｍ、五酸化タンタル層
第８層：厚さ０．６０λｎ２（２２１９）ｎｍ、二酸化珪素層
【００５７】
また、図８に示すように、多層膜５２０は、一端５２０Ａ側から他端５２０Ｂ側に向かって、層構成を変えることなく膜の厚さが連続的に減少し、基板５１０に対して傾斜して形成されている。
【００５８】
図９は、反射型の光学フィルタ５００の透過率特性を示す図である。
このような反射型の光学フィルタ５００から射出された画像光は、図９に示すような透過率特性を有している。すなわち、５００ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯の光束の透過率が７０％以下となっている。すなわち、この波長帯の光束の３０％以上を反射するということである。
【００５９】
〔５．光学装置および投写レンズの配置〕
図１０は、液晶パネル４４１（４４１Ｇ）と、クロスダイクロイックプリズム４４４と、投写レンズ４６と、位相差板６００と、反射型の光学フィルタ５００との配置を示す模式図である。
図１０において、投写レンズ４６は、投写レンズ４６の光軸に対して液晶パネル４４１の画像形成領域の中心軸がずれた、いわゆる「あおり投写」に使用されるものであり、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束射出端面の中心軸Ａは、投写レンズ４６の光軸Ｂに対して、あおり方向（図１０中上方向）とは反対側の下方側にずれて配置されている。
また、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面の入射光束中心軸Ａは、液晶パネル４４１の画像形成領域の入射光束中心軸Ｃに対して、あおり方向側にずれた位置に配置されている。
【００６０】
投写レンズ４６は、樹脂製等の鏡筒４６０内の光路の照明光軸上に５枚４群として構成された１群レンズ４６１、２群レンズ４６２、３群レンズ４６３、および４群レンズ４６４を備える。
１群レンズ４６１は、あおり方向に拡大投写するための非球面レンズとされた凹レンズである。２群レンズ４６２は、光束を調整する凸レンズである。３群レンズ４６３は、凹レンズ４６３Ａと入射側が非球面レンズとされた凸レンズ４６３Ｂとが貼り合わされたバルサムレンズである。４群レンズ４６４は、画像光をのみこむ凸レンズである。
【００６１】
位相差板６００は、投写レンズ４６と反射型の光学フィルタ５００との間に、介在して配置されている。この位相差板６００は、１／４波長板として構成されている。
【００６２】
反射型の光学フィルタ５００は、その多層膜５２０の厚さが、あおり方向に向かうに従って連続的に減少するように配置されている。また、反射型の光学フィルタ５００は、液晶パネル４４１の透過面と平行な軸、すなわち、投写レンズ４６の光軸Ｂに直交する鉛直方向の軸Ｄに対して、あおり方向側の端部５００Ａが、投写レンズ４６方向に角度θだけ傾斜している。
これにより、反射型の光学フィルタ５００は、この光学フィルタ５００への入射光の入射角度分布に従って反射特性が変化するように構成されている。
【００６３】
また、反射型の光学フィルタ５００は、プロジェクタ１の制御基板に入力された入力信号に基づいて、投写レンズ４６の光路後段に反射型の光学フィルタ５００を配置するか否かについて切り替えが行われる。この切り替えは、入力信号に基づいて自動的に切り替えられる、なお、このような切り替えに限らず、投写画像の画質の設定時に切り替えたり、使用者が自ら手動で切り替えたりする構成とすることができる。
【００６４】
このようなプロジェクタ１において、光源から射出された光束は、液晶パネル４４１で画像情報に応じて変調されて光学像として形成される。この光学像は、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面からそれぞれ入射され合成される。この合成光は、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束射出側端面から射出され、投写レンズ４６に飲み込まれる。
【００６５】
次に、投写レンズ４６において、クロスダイクロイックプリズム４４４から射出された合成光は、４群レンズ４６４に入射した後に、バルサムレンズである３群レンズ４６３で色収差の補正がなされ、第２レンズ４６２で光量調整されてから、非球面レンズである１群レンズ４６１で歪曲補正をしながら、あおり方向へ拡大投写される。
【００６６】
この後、位相差板６００を透過した画像光は、反射型の光学フィルタ５００において、５００ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯の光束のうち３０％を反射し、残りの７０％の光束および他の波長帯の光束はそのまま透過する。
反射型の光学フィルタ５００を透過した光束は、入射光の入射角度分布に従うように構成されているため、入射部位に左右されない所定の光束となっている。これにより、投写画像には、色むらのない高画質が確保されている。一方、反射型の光学フィルタ５００で反射された反射光は、一部が投写レンズ４６側に戻されるが、この戻り光は、位相差板６００を２度の透過により位相がずれて、液晶パネル４４１の光路後段の前記射出側偏光板４４３（図６）で吸収されることとなる。このため、前記戻り光は、液晶パネル４４１の画像形成領域には入射されないようになっている。なお、反射光のうち投写レンズ４６に戻らない分については、当然液晶パネル４４１には戻らないことになる。
【００６７】
〔６．第１実施形態の効果〕
本実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
（１）反射型の光学フィルタ５００への入射光の入射角度分布に従うように、多層膜５２０の一端５２０Ａ側から他端５２０Ｂ側に向かって、膜の厚さを連続的に減少させて、基板５１０に対して多層膜５２０を傾斜して形成することにより、反射型の光学フィルタ５００のどの場所においても一様な反射特性が付与されるため、投写画像での色むらの発生を防止できて、高品質な画像を提供できる。また、このような光学フィルタ５００を備える光学装置やプロジェクタ１も、色むらのない高品質な画像を提供できる。
【００６８】
（２）反射型の光学フィルタ５００の光束入射面側には、位相差板６００を配置したので、光学フィルタ５００での反射光が射出側偏光板４４３で吸収されて液晶パネル４４１の画像形成領域には達しないから、反射光の液晶パネル４４１での反射による投写画像上でのゴーストの発生を確実に防止できる。
【００６９】
（３）多層膜５２０を、その厚さがあおり方向に向かうに従って連続的に減少するように構成したので、最も大きな入射角度を有する入射光に対応できるため、より一層効果的に投写画像の画質を向上できる。
【００７０】
（４）反射型の光学フィルタ５００において、あおり方向側の端部５００Ａを投写レンズ４６側に傾斜したので、光学フィルタ５００の各部位における入射角度の差を小さくできるため、投写画像での色むらの発生をより一層防止できる。
【００７１】
（５）反射型の光学フィルタ５００により、一般に緑色光とされる波長５００ｎｍ〜５７０ｎｍの入射光のうち少なくとも３０％を反射するので、この反射型の光学フィルタ５００を透過した光束による投写画像において緑色成分が３０％程度減少され、ビデオ信号に基づく投写画像を鮮明にできる。特に、白色において、緑がかった白色ではなく純粋な白色を投写できる。この際、液晶パネル４４１に供給されるビデオ信号のダイナミックレンジを小さくする必要がないので、投写画像のコントラストも十分に確保できる。
【００７２】
（６）反射型の光学フィルタ５００を光路から出し入れ等することにより、コンピュータから入力されるＲＧＢ信号にも対応できる。このため、供給される画像情報（ビデオ信号，ＲＧＢ信号）に応じて投写画像の色味を簡易に切り替えることができる。このような切り替えは、自動でも手動でもよい。
【００７３】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るプロジェクタは、前記第１実施形態に係るプロジェクタ１とは、その反射型の光学フィルタの構成のみが相違し、その他の構成については、第１実施形態と略同一である。このため、層構成について、前記図８を参照した上で、説明を省略または簡略する。
【００７４】
具体的には、第２実施形態に係るプロジェクタを構成する反射型の光学フィルタ５０１は、前記第１実施形態の反射型の光学フィルタ５００とは、高屈折率層５２１の材料が相違しており、図３に示すように、高屈折率層５２１は、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）から構成されており、低屈折率層５２２の材料は同じである。また、反射型の光学フィルタ５０１は、前記第１実施形態と同様に、あおり方向に向かうに従って膜厚が小さくなように、プロジェクタ内に配置されている。この際、あおり方向側の端部が投写レンズ側に傾斜している。
【００７５】
なお、反射する光の設計波長λ＝５４０（ｎｍ）とする。二酸化ジルコニウムの屈折率ｎ３＝２．０５である。また、二酸化珪素の屈折率ｎ２＝１．４６である。具体的には、反射型の光学フィルタ５０１の多層膜５２０は、下記の通りである。また、第２実施形態では、第１実施形態のガラス基板５１０の裏面に形成された反射防止膜は形成されていない。
【００７６】
第１層：厚さ０．６６λｎ３（１７３９）ｎｍ、二酸化ジルコニウム層
第２層：厚さ０．０８λｎ２（２９６）ｎｍ、二酸化珪素層
第３層：厚さ０．７９λｎ３（２０８１）ｎｍ、二酸化ジルコニウム層
第４層：厚さ０．１２λｎ２（４４４）ｎｍ、二酸化珪素層
第５層：厚さ０．７６λｎ３（２００２）ｎｍ、二酸化ジルコニウム層
第６層：厚さ０．３２λｎ２（１１８４）ｎｍ、二酸化珪素層
第７層：厚さ０．６２λｎ３（１６３３）ｎｍ、二酸化ジルコニウム層
第８層：厚さ０．６０λｎ２（２２１９）ｎｍ、二酸化珪素層
【００７７】
本第２実施形態においても、前記第１実施形態の（１）〜（６）と同様の効果を奏することができる。
【００７８】
〔７．実施形態の変形〕
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態において、反射型の光学フィルタ５００，５０１を８層として構成したが、例えば、下記のような１２層として構成したものも採用できる。この際、各実施形態同様に連続的に膜厚を変化させて傾斜させればよい。
【００７９】
多層膜において、高屈折率層を五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）から構成し、低屈折率層を二酸化珪素（ＳｉＯ２）から構成する。なお、反射する光の設計波長λ＝５００（ｎｍ）とする。五酸化タンタルの屈折率ｎ１＝２．１０である。また、二酸化珪素の屈折率ｎ２＝１．４６である。
【００８０】
第１層：厚さ０．４８λｎ１（１１４３）ｎｍ、五酸化タンタル層
第２層：厚さ０．５８λｎ２（１９８６）ｎｍ、二酸化珪素層
第３層：厚さ０．１３λｎ１（３１０）ｎｍ、五酸化タンタル層
第４層：厚さ０．１０λｎ２（３４２）ｎｍ、二酸化珪素層
第５層：厚さ０．８２λｎ１（１９５２）ｎｍ、五酸化タンタル層
第６層：厚さ０．４０λｎ２（１３７０）ｎｍ、二酸化珪素層
第７層：厚さ０．０９λｎ１（２１４）ｎｍ、五酸化タンタル層
第８層：厚さ０．２４λｎ２（８２２）ｎｍ、二酸化珪素層
第９層：厚さ０．８８λｎ１（２０９５）ｎｍ、五酸化タンタル層
第１０層：厚さ０．１２λｎ２（４１１）ｎｍ、二酸化珪素層
第１１層：厚さ０．０７λｎ１（１６７）ｎｍ、五酸化タンタル層
第１２層：厚さ０．３４λｎ２（１１６４）ｎｍ、二酸化珪素層
【００８１】
また、前記各実施形態において、投写レンズ４６と反射型の光学フィルタ５００，５０１との間に、位相差板６００を配置したが、特に設けなくてもよい。
さらに、反射型の光学フィルタのあおり方向側の端部である上端部を投写レンズ方向に傾斜させるようにしたが、必要がなければ、特にしなくてもよい。
【００８２】
また、反射型の光学フィルタにおいて、膜の厚さがあおり方向に向かうに従って連続的に減少するようにしたが、これに限らず、例えば、左右のいずれかの方向に向かうに従って連続的に減少するような構成等を採用できる。また、左右側の端部に向かうに従って連続的に減少する、すなわち、光学フィルタの中心部分が最も厚くなるような構成としてもよい。
また、光学フィルタや光学装置をプロジェクタに組み込んだが、これに限らず、その他の光学機器に組み込んでもよい。
【００８３】
なお、光学フィルタとして、反射型の光学フィルタを採用したが、これに限らず、例えば、吸収型の光学フィルタを採用してもよい。この吸収型の光学フィルタは、吸収剤を添加したガラス基板として構成でき、この場合には、ガラス基板の厚さを一端側から他端側に向かって減少させて、ガラス基板自体に傾斜を設けるように構成することができる。これにより、前記反射型の光学フィルタと同様に、投写画像での色むらの発生を防止して、高品質な画像を投写できるという効果を奏することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、投写画像での色むらの発生を防止して、高品質な画像を投写できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタを上方から見た斜視図である。
【図２】前記プロジェクタを下方から見た斜視図である。
【図３】図１の状態からアッパーケースを外した状態を示す斜視図である。
【図４】図３の状態から制御基板を外した斜視図である。
【図５】前記プロジェクタの光学ユニットを示す分解斜視図である。
【図６】前記光学ユニットを模式的に示す図である。
【図７】前記プロジェクタの光源ランプのスペクトル特性を示す図である。
【図８】前記プロジェクタの反射型の光学フィルタの層構成を示す断面図である。
【図９】前記プロジェクタの反射型の光学フィルタの透過率特性を示す図である。
【図１０】前記プロジェクタの液晶パネルと、クロスダイクロイックプリズムと、投写レンズと、位相差板と、前記反射型の光学フィルタとの配置を示す模式図である。
【符号の説明】
１　プロジェクタ（光学機器）
４４　光学装置本体
４６　投写レンズ（投写光学系）
４１６　光源ランプ（光源）
４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）　液晶パネル（光変調装置）
５００，５０１　反射型の光学フィルタ（光学フィルタ）
５００Ａ　端部（あおり方向側端縁）
５１０　ガラス基板（基板）
５２０　多層膜（光学変換膜）
５２１　高屈折率層（２種類の薄膜の一方の薄膜）
５２２　低屈折率層（２種類の薄膜の他方の薄膜）
６００　位相差板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004045482.tif 000007
【図６】
2004045482.tif 000008
【図７】
2004045482.tif 000009
【図８】
2004045482.tif 000010
【図９】
2004045482.tif 000011
【図１０】
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