(57)【要約】【課題】液晶プロジェクタの投射レンズから出る光の角度が変化する方向に発生する色むらを抑制しながら色調を補正することができる光学多層膜を用いた色調補正フィルタを提供する。【解決手段】緑の波長領域にある光源の輝線ピークに対応する分光透過率曲線の部分において、フィルタへ入射する緑色光がＳ偏光の場合、波長の増加に対して特定の増加率で増加する傾斜を有する傾斜部３０１とする。また、青の波長領域にある光源の輝線ピークに対応する分光透過率曲線の部分において、フィルタへ入射する青色光がＰ偏光の場合、波長の増加に対して特定の減少率で減少する傾斜を有する傾斜部３０２を設ける。【選択図】　　図２
2004062136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基板の表面に光学多層膜を形成した色調補正フィルタにおいて、
前記光学多層膜の入射角がゼロのときの分光透過率曲線が、４９２〜５７７ｎｍの緑の波長領域での少なくとも一つの輝線ピークのピーク波長から５ｎｍ減じた波長とそのピーク波長に１０ｎｍを加えた波長との波長範囲で、
フィルタへ入射する緑色光がＳ偏光の場合、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が１〜６％増加する傾斜を有する傾斜部を有し、
フィルタへ入射する緑色光がＰ偏光の場合、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が２〜８％減少する傾斜を有する傾斜部を有し、
かつ、前記傾斜部の透過率が、３０〜９０％の範囲であることを特徴とする色調補正フィルタ。
【請求項２】
光透過性基板の表面に光学多層膜を形成した色調補正フィルタにおいて、
前記光学多層膜の入射角がゼロのときの分光透過率曲線が、４９２ｎｍ以下の青の波長領域での少なくとも一つの輝線ピークのピーク波長から５ｎｍ減じた波長とそのピーク波長に１０ｎｍを加えた波長との波長範囲で、
フィルタへ入射する青色光がＰ偏光の場合、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が２〜８％減少する傾斜を有する傾斜部を有し、
フィルタへ入射する青色光がＳ偏光の場合、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が１〜６％増加する傾斜を有する傾斜部を有し、
かつ、前記傾斜部の透過率が、６０〜１００％の範囲であることを特徴とする色調補正フィルタ。
【請求項３】
請求項１記載の分光透過率曲線と請求項２記載の分光透過率曲線を有し、かつ６００〜７００ｎｍの赤色の波長領域で８５％以上の透過率を有することを特徴とする色調補正フィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載の色調補正フィルタにおいて、
液晶プロジェクタの投射レンズの前面に配置されて用いられることを特徴とする色調補正フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型表示装置、特に液晶プロジェクタ等の表示装置に用いられる色温度および色調の補正を行うためのフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタは、昼間のオフィスでの会議やプレゼンテーションにおいて、パーソナルコンピュータの画面投射に使われるデータプロジェクターとしての需要が多く、昼間の明るい室内でも使えるように、年々高輝度化が進んできている。そのため、光源として視感度の高い緑の波長に強い光を発するランプが採用され、３原色の色バランスが多少不自然になってでも明るさを重視した設計をした商品が多い。
【０００３】
一方、家庭内等で大画面のテレビ映像や映画を楽しむ使い方も増えてきており、この場合輝度も必要であるが、自然で豊かな色調で画面表示されることが最も重要な性能となる。
【０００４】
高輝度で色バランスが不自然なプロジェクタの色バランスを自然な色調に変更するには、液晶パネルの透過率を３原色それぞれ調整して色合いを変えることも可能である。しかし、液晶パネルを制御して色調を調整すると、限られた透過率範囲しか使わない状態となり、コントラストを低下させることになってしまう問題が生じてしまう。
【０００５】
このため、コントラストを維持しつつ色調を調整するために、色調補正フィルタを光学系に入れることが提案されている。この色調補正フィルタは３原色それぞれの透過率を自然な色合いになる適切な値に減ずるもので、使用時に必要に応じて脱着可能な投射レンズの前面の位置等に取りつけるものである。透過率を適切な値に減ずるには、色プラスチックス・色ガラス等のように原料そのものや、添加した染料・顔料等により着色して特定の波長の光を吸収させる方法と、光の干渉を利用した光学多層膜による方法がある。これにより電気回路で液晶パネルの透過率を制限する必要がなくなり、液晶パネル本来のコントラストを維持しつつ色調を調整することが可能になる。
【０００６】
液晶プロジェクタ用の色調補正フィルタとして用いる場合、色プラスチックスは安価であり、染色等の方法で様々な透過率に調整することが可能であるが、有機系の原料を用いるため、強い光が当たるプロジェクタでは使用中に材料が劣化して透過率性能が変化してしまうという耐光性の問題がある。
【０００７】
無機系の原料を使う色ガラスは一般に原料のコストが高いことと、製造設備や使用する原料の制限により透過率調整の自由度が制限されてしまう問題がある。
【０００８】
一方、光学多層膜による色調補正フィルタは、成膜材料の選択と膜厚の設計次第で様々な透過率調整が可能である利点があり、無機ガラス上に成膜することで耐光性も良好にできる。また、光学多層膜を製造するためには大掛かりな真空蒸着装置で精度良く成膜する必要があり、コストが高くなってしまう問題もあるが、前述の色ガラスや色プラスチックスでも表面の光の反射によって透過率を低下させたくない場合に光学多層膜による反射防止膜が必要で、色調補正フィルタの多層膜で片面の反射防止膜を置き換えた構成にした場合には、総合的なコストの比較において反射防止膜付の色ガラス・色プラスチックスを用いたフィルタに対して同等程度とすることも可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光学多層膜を用いた色調補正フィルタでは、光の入射角が変化した場合に光学多層膜の透過率特性も変化してしまう角度依存性を有するため、プロジェクタの投射レンズから出る光の角度が変化する方向に色むらが発生してしまう問題がある。
【００１０】
図１に示すように、液晶プロジェクタ１００を机上において前面上方に向けて煽り角をもたせて映像を投射する場合を例にとると、投射レンズ１０１の前面に設けられた色調補正フィルタ１への入射角θは上下方向で０度から３０度程度に変化する。その結果、光学多層膜の角度依存性により、従来知られているような単純に３原色の透過率を調整した光学多層膜による色調補正フィルタでは上下方向の色むらが許容できなくなる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、液晶プロジェクタの投射レンズから出る光の角度が変化する方向に発生する色むらを抑制しながら色調を補正することができる光学多層膜を用いた色調補正フィルタを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、光学多層膜の角度依存性は、光学多層膜の分光透過率曲線が入射角に応じて一定の方向に形を変動させながら移動することにより、液晶プロジェクタの光源の輝線ピークに対する光学多層膜の光透過率が大きく変動することが原因であることが分かった。また、分光透過率曲線の移動の方向は、Ｐ偏光とＳ偏光で全く異なることも判明した。液晶プロジェクタにおいては、液晶パネルを通過して投射レンズから出射する光は３原色それぞれ１方向の偏光成分になっている。そのため、緑色成分が多い色調を補正するために、緑の波長領域にある光源の輝線ピークに対応する分光透過率曲線の部分において、フィルタへ入射する緑色光がＳ偏光の場合、波長の増加に対して特定の増加率で増加する傾斜を有する傾斜部とし、フィルタへ入射する緑色光がＰ偏光の場合、波長の増加に対して特定の減少率で減少する傾斜を有する傾斜部を設けることにより、分光透過率曲線が入射角に応じて移動しても、傾斜部の傾きを移動方向に対して平行に近くなるように設定しているので、傾斜部自体は入射角が変化してもほぼ重なった状態となる。その結果、入射角に応じて分光透過率曲線が移動しても、輝線ピークに対する透過率をほぼ一定にすることが可能であり、緑色成分を減少させて色調を補正する際に、光学多層膜の角度依存性を可及的に少なくし、入射角の変化による色むらの発生を抑制することができる。
【００１３】
上述した考え方は青色でも同様であり、青の波長領域にある光源の輝線ピークに対応する分光透過率曲線の部分において、フィルタへ入射する青色光がＰ偏光の場合、波長の増加に対して特定の減少率で減少する傾斜を有する傾斜部を設け、フィルタへ入射する青色光がＳ偏光の場合、波長の増加に対して特定の増加率で増加する傾斜を有する傾斜部を設けることにより、青色成分を減少させて色調を補正する際に、光学多層膜の角度依存性を可及的に少なくし、入射角の変化による色むらの発生を抑制することができる。
【００１４】
これらの緑色の領域における傾斜部と青色の領域における傾斜部の両方の傾斜部を有する色調補正フィルタとすることにより、緑色成分と青色成分とを減少させて色調を補正する際に、光学多層膜の角度依存性を可及的に少なくし、入射角の変化による色むらの発生を抑制することができる。また、高輝度の光源を使用する液晶プロジェクタの光源の色調を調整する色調補正フィルタは、緑色と青色を減らし、赤色をできる限り透過する必要がある。
【００１５】
かかる色調補正フィルタは、液晶プロジェクタの投射レンズの前面に配置することにより、その機能を発揮することができる。
【００１６】
従って、請求項１記載の発明は、光透過性基板の表面に光学多層膜を形成した色調補正フィルタにおいて、前記光学多層膜の入射角がゼロのときの分光透過率曲線が、４９２〜５７７ｎｍの緑の波長領域での少なくとも一つの輝線ピークのピーク波長から５ｎｍ減じた波長とそのピーク波長に１０ｎｍを加えた波長との波長範囲で、フィルタへ入射する緑色光がＳ偏光の場合、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が１〜６％増加する傾斜を有する傾斜部を有し、フィルタへ入射する緑色光がＰ偏光の場合、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が２〜８％減少する傾斜を有する傾斜部を有し、かつ、前記傾斜部の透過率が、３０〜９０％の範囲であることを特徴とする色調補正フィルタを提供する。
【００１７】
請求項２記載の発明は、光透過性基板の表面に光学多層膜を形成した色調補正フィルタにおいて、前記光学多層膜の入射角がゼロのときの分光透過率曲線が、４９２ｎｍ以下の青の波長領域での少なくとも一つの輝線ピークのピーク波長から５ｎｍ減じた波長とそのピーク波長に１０ｎｍを加えた波長との波長範囲で、フィルタへ入射する青色光がＰ偏光の場合、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が２〜８％減少する傾斜を有する傾斜部を有し、フィルタへ入射する青色光がＳ偏光の場合、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が１〜６％増加する傾斜を有する傾斜部を有し、かつ、前記傾斜部の透過率が、６０〜１００％の範囲であることを特徴とする色調補正フィルタを提供する。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の分光透過率曲線と請求項２記載の分光透過率曲線を有し、かつ６００〜７００ｎｍの赤色の波長領域で８５％以上の透過率を有することを特徴とする色調補正フィルタ提供する。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３いずれかに記載の色調補正フィルタにおいて、液晶プロジェクタの投射レンズの前面に配置されて用いられることを特徴とする色調補正フィルタを提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の色調補正フィルタの実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】
昼間のオフィスでの会議やプレゼンテーションにおいて、パーソナルコンピュータの画面投射に使われるデータプロジェクターとしての液晶プロジェクタは、光量優先で、光源に視感度の高い緑の波長に強い光を発する超高圧水銀灯等の高輝度な光源を用い、緑色と青色が強い色調バランスとなっている場合がある。このような色調バランスの液晶プロジェクタを例えば家庭で映画等を鑑賞する用途にも用いようとすると、不自然な発色となる。そのため、映画鑑賞等の自然な色バランスの発色とするために、本発明の色調補正フィルタは、主として液晶プロジェクタの投射レンズの前面に着脱自在に装着する用途に用いられる。
【００２２】
図１に示すように、液晶プロジェクタ１００の投射レンズ１０１の前面に色調補正フィルタ１を配置し、投射レンズ１０１から投射される投射光を色調補正フィルタ１を通し、赤色の光を最大限透過しつつ緑色の光を１０〜７０％カットし、青色の光を０〜４０％カットして色調を補正し、色調を補正した投射光を投影スクリーン２００に投射して映画等を鑑賞するものである。
【００２３】
この場合、図１に示すように、机上において前面上方に向けて煽り角をもたせて映像を投射する場合、投射レンズ１０１の前面につけた色調補正フィルタ１への入射角θは上下方向で０度から３０度程度に変化してしまう。また、色調補正フィルタ１は投射レンズ１０１の光軸上に設置され、入射角は０°あるいは投射レンズ１０１への戻り光を逃がすために５°程度に傾けられる。
【００２４】
光学多層膜は、入射角によって分光透過率曲線が変化する角度依存性を有する。この角度依存性は、光学多層膜の層数が増えるほど顕著になるといわれている。本発明の色調補正フィルタは、光学多層膜の角度依存性を可及的に少なくすることを目的として開発されたものである。
【００２５】
図１に示すように、本発明の色調補正フィルタ１は、光透過性基板２のいずれかの表面に光学多層膜３を形成した反射型のフィルタである。
【００２６】
光透過性基板２としては、光線を透過する材質のものであれば良く、通常は無機ガラスが用いられ、例えばソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、ネオセラム、コーニング社の７９７１チタン珪酸ガラス、サファイアガラスなどが用いられる。その他プラスチック材料から適宜選択することができる。
【００２７】
光学多層膜３は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜である。光学多層膜に用いられる材料は、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、酸化ニオブ、酸化イットリウム、ランタンチタン酸化物、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｇＦ２等の誘電体材料から選択して用いることが可能である。
【００２８】
高屈折率層と低屈折率層とを交互に光透過性基板上に成膜するには、物理的成膜法が一般的であり、通常の真空蒸着法でも可能であるが、膜の屈折率の安定した制御が可能で、保管・仕様環境変化による分光特性の経時変化が少ない膜を作成できるイオンアシスト蒸着やイオンプレーティング法、スパッタ法が望ましい。真空蒸着法は、高真空中で薄膜材料を加熱蒸発させ、この蒸発粒子を基板上に堆積させて薄膜を形成する方法である。イオンプレーティング法は、蒸着粒子をイオン化し、電界により加速して基板に付着させる方法であり、ＡＰＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｐｌａｓｍａ　Ｓｏｕｒｃｅ）、ＥＢＥＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｅｘｃｉｔｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）法、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）直接基板印加法（成膜室内に高周波ガスプラズマを発生させた状態で反応性の真空蒸着を行う方法）などの方式がある。スパッタ法は、電界により加速したイオンを薄膜材料に衝突させて薄膜材料を叩き出すスパッタリングにより薄膜材料を蒸発させ、蒸発粒子を基板上に堆積させる薄膜形成方法である。
【００２９】
本発明の色調補正フィルタにおける光学多層膜は、液晶プロジェクタの光源の輝線ピーク及び偏光の種類に対応した分光透過率特性を有することに特徴がある。
【００３０】
液晶プロジェクタ１００では、光源の光を赤色、緑色、青色の三原色に分解し、それぞれの原色を液晶パネルで変調し、変調した三原色をクロスプリズム等で合成し、合成した画像を投射レンズ１０１から投射するようになっている。液晶パネルには偏光板が組み込まれ、液晶パネルを通過して投射レンズから出射する光は３原色それぞれ１方向の偏光成分になっている。クロスプリズムで３原色を合成する方式では、ほとんどの機種で青色と赤色の光がプリズムのクロス傾斜面に対してＳ偏光で、緑の光がＰ偏光に変換されている。Ｓ偏光は、試料面に入射する光の電気ベクトルの振動方向が、試料面の法線と光の進行方向である波面の法線とを含む面に垂直な直線偏光である。Ｐ偏光は、試料面に入射する光の電気ベクトルの振動方向が、入射面（試料面に立てた法線と光の進行方向を含む面）内に含まれる直線偏光である。
【００３１】
投射レンズ１０１から色調補正フィルタ１に入射する緑の光は、クロスプリズムに入射する場合と逆で、通常Ｓ偏光であり、青の光は、通常Ｐ偏光である。これは図１のように水平に置かれた液晶プロジェクタから上方に煽り角をもたせて映像を投射する場合で、液晶プロジェクタ１００内の光学系が横型に設計されている、すなわちクロスプリズムの入出射面が水平方向を向いている時に当てはまる。縦型の光学系を有する場合などでは、色調補正フィルタ１への入射角が最も大きく変化する方向について青の光がＳ偏光の場合があり、色調補正フィルタ１への入射角が最も大きく変化する方向について緑の光がＰ偏光の場合がある。
【００３２】
図２に、光源の一例として、超高圧水銀灯の輝線スペクトル９を示す。以下の説明では、この超高圧水銀灯の輝線スペクトル９に合わせた分光透過率曲線を有する色調補正フィルタについて説明するが、光源の種類が変われば輝線ピークの位置も異なるため、光源の輝線スペクトルに合わせた色調補正フィルタを設計することができる。
【００３３】
超高圧水銀灯では、４９２ｎｍ以下の青の波長領域においては約４４０ｎｍの輝線ピークが存在し、４９２〜５７７ｎｍの緑の波長領域においては約５５０ｎｍの輝線ピークが存在する。本発明の色調補正フィルタは、赤色の光を最大限透過しつつ緑色の光を１０〜７０％、好ましくは２０〜４０％程度カットし、青色の光を０〜４０％、好ましくは１０〜３０％程度カットして色調を補正するものである。そのため、約５５０ｎｍの輝線ピークの光透過率が３０〜９０％、好ましくは６０〜８０％の範囲、約４４０ｎｍの輝線ピークでの光透過率が６０〜１００％、好ましくは７０〜９０％の範囲、赤色光（波長範囲６００〜７００ｎｍ）については、８５％以上の平均透過率であることが好ましい。
【００３４】
図２に本発明にかかる実施例１の色調補正フィルタの分光透過率曲線１０を示す。この分光透過率曲線１０はフィルタへの入射角がゼロの場合を示し、緑色の光がＳ偏光、青色の光がＰ偏光の場合を想定している。約５５０ｎｍの輝線ピークに対しては、約５４０ｎｍ〜約５７０ｎｍの波長範囲での波長の増加に対して光透過率が約７％増加する右上がりの傾斜を有する○で囲った第１傾斜部３０１が形成されている。また、約４４０ｎｍの輝線ピークに対しては、約４３０ｎｍ〜約４７０ｎｍの範囲での波長の増加に対して光透過率が約１０％低下する右下がりの傾斜を有する○で囲った第２傾斜部３０２が形成されている。
【００３５】
Ｓ偏光に対する光学多層膜への入射角が大きくなると、分光透過率曲線は斜め左下側へ移動する傾向を示す。第１傾斜部３０１はＳ偏光の入射角に応じて移動する移動方向に概ね平行になるように設定されている。
【００３６】
図３に示すように、入射角がゼロの分光透過率曲線１０から、入射角が１０°の分光透過率曲線１１、入射角が２０°の分光透過率曲線１２、入射角が３０゜の分光透過率曲線１３に変化しても、約５５０ｎｍ付近の第１傾斜部３０１はほぼ重なり、約５５０ｎｍの輝線ピークに対する透過率の変動がほとんどなく、概ね３０゜程度までの角度依存性が解消されている。
【００３７】
このことから、光学多層膜の分光透過率曲線が、４９２〜５７７ｎｍの緑の波長領域での光源の少なくとも一つの輝線ピークのピーク波長から５ｎｍ減じた波長とそのピーク波長に１０ｎｍを加えた波長との波長範囲で、フィルタへ入射する緑色光がＳ偏光の場合、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が１〜６％、好ましくは２〜５％増加する傾斜を有する第１傾斜部を有するように設計することが望ましい。輝線ピークを挟んだマイナス５ｎｍとプラス１０ｎｍの波長範囲は、分光透過率曲線の移動方向と距離を考慮したものである。輝線ピークは、最もピークが高い一つを選択してもよく、あるいは２つ以上の輝線ピークに対してそれぞれ傾斜部を設けるようにしてもよい。
【００３８】
また、色調補正フィルタへ入射する緑色光がＰ偏光の場合、Ｓ偏光と逆になり、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が２〜８％、好ましくは３〜６％減少する傾斜を有する傾斜部を有するように光学多層膜を設計することが望ましい。
【００３９】
一方、Ｐ偏光に対する光学多層膜への入射角が大きくなると、分光透過率曲線は斜め左上側へ移動する傾向を示す。図２に示す第２傾斜部３０２は、Ｐ偏光の入射角に応じて分光透過率曲線が移動する方向に概ね平行になるように設定されている。
【００４０】
図４に示すように、入射角がゼロの分光透過率曲線１０から、入射角が１０°の分光透過率曲線１５、入射角が２０°の分光透過率曲線１６、入射角が３０゜の分光透過率曲線１７に変化しても、約４４０ｎｍ付近の第２傾斜部３０２はほぼ重なり、約４４０ｎｍの輝線ピークに対する透過率の変化がほとんどなく、概ね３０゜程度までの角度依存性が解消されている。
【００４１】
このことから、光学多層膜の透過率曲線が、４９２ｎｍ以下の青の波長領域での光源の少なくとも一つの輝線ピークのピーク波長から５ｎｍ減じた波長とそのピーク波長に１０ｎｍを加えた波長との波長範囲で、フィルタへ入射する青色光がＰ偏光の場合、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が２〜８％、好ましくは３〜６％減少する傾斜を有する傾斜部を有するように設計することが好ましい。輝線ピークは、最もピークが高い一つを選択してもよく、あるいは２つ以上の輝線ピークに対してそれぞれ傾斜部を設けるようにしてもよい。
【００４２】
また、フィルタへ入射する青色光がＳ偏光の場合、Ｐ偏光と逆になり、波長１０ｎｍ増加に対して透過率が１〜６％、好ましくは２〜５％増加する傾斜を有する第２傾斜部を有するように光学多層膜を設計することが好ましい。
【００４３】
赤色光（波長範囲６００〜７００ｎｍ）については、入射角が変化しても透過率の変化が大きくならず、８５％以上の平均透過率であるように光学多層膜を設計する。
【００４４】
このような光学多層膜の設計は市販のソフトウエアを用いて理論的に行うことができる（参考文献：ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ誌　１９９９　Ｎｏ．５　ｐ．１７５−１９０）。
【００４５】
さらに、色調補正用の光学多層膜の反対側の光透過性基板表面に反射防止膜を成膜することも有効であり、透過率を高くしたい赤色光の反対側表面の反射による透過率の減少を少なくすることができる。
【００４６】
【実施例】
＜実施例１＞
光透過性基板として、透明な無機ガラス（５５０ｎｍでの屈折率１．５２）を用いた。
【００４７】
色調補正用の光学多層膜は、次に述べる分光透過率曲線を得られる構成とする。フィルタへの入射角が最も大きく変化する方向について青色光がＰ偏光の場合、青の輝線波長４４０ｎｍを挟んだ４３５〜４５０ｎｍの範囲で平均透過率８６％、波長１０ｎｍ増加に対して概ね２．５％透過率が低下する傾斜を有する傾斜部を有する分光透過率曲線とする。緑色光がＰ偏光の場合、緑の輝線波長５５０ｎｍを挟んだ５４５〜５６０ｎｍの範囲で平均透過率６６％、波長１０ｎｍ増加に対して概ね２．５％透過率が増加する傾斜を有する分光透過率曲線とする。赤色光の波長範囲６００〜７００ｎｍにおいては、入射角が変化しても透過率の変化が大きくならず、９０％以上の高透過率であるように設計する。
【００４８】
設計結果の例として、図２の分光透過率特性１０となる、設計波長λ＝５４０ｎｍにおいて、Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．１０）層の光学膜厚１λを１Ｈ、ＳｉＯ２（屈折率１．４６）層の光学膜厚１λを１Ｌと表して、基材側から光学膜厚が０．６６Ｈ　０．０８Ｌ　０．７９Ｈ　０．１２Ｌ　０．７６Ｈ　０．３２Ｌ　０．６２Ｈ　０．６０Ｌの８層膜が得られた。入射角が０°〜３０°まで変化しても４４０ｎｍ、５５０ｎｍのランプ輝線波長において透過率の変化が少ない特性となった。
【００４９】
この８層の色調補正フィルタ膜をイオンプレーティング法で成膜して、裏面に５層反射防止膜を成膜して、図１に示すように液晶プロジェクタ１００の投射レンズ１０１前面に設置したところ、投射した画面の色むらがみられなかった。
【００５０】
同様に色調補正フィルタのＴａ２Ｏ５層をＺｒＯ２（屈折率２．０５）に置き換えて通常の蒸着で成膜し、裏面の反射防止膜を省略した色調補正フィルタを製作した。このフィルタも赤色光の透過率は裏面反射により減少したものの、投射した画面の色むらは見られなかった。
＜実施例２＞
設計結果の例として、図５の分光透過率特性となる、設計波長λ＝５４０ｎｍにおいて、ＴｉＯ２（屈折率２．５０）層の光学膜厚１λを１Ｈ，ＳｉＯ２（屈折率１．４６）層の光学膜厚１λを１Ｌと表して、基材側から光学膜厚が０．６７Ｈ　０．０７Ｌ　０．７９Ｈ　０．１０Ｌ　０．７３Ｈ　０．２９Ｌ　０．６５Ｈ　０．５５Ｌの８層膜が得られた。
【００５１】
青の輝線波長４４０ｎｍを挟んだ４３５〜４５０ｎｍの範囲で平均透過率約８９％、波長１０ｎｍ増加に対して概ね３％透過率が低下する傾斜を有する傾斜部を有する分光透過率曲線となっている。また、緑の輝線波長５５０ｎｍを挟んだ５４５〜５６０ｎｍの範囲で平均透過率約５５％、波長１０ｎｍ増加に対して概ね２％透過率が増加する傾斜を有する分光透過率曲線となっている。
【００５２】
図５に示すように、Ｓ偏光の緑色に対して、入射角がゼロの分光透過率曲線２０から、入射角が１０°の分光透過率曲線２１、入射角が２０°の分光透過率曲線２２、入射角が３０゜の分光透過率曲線２３に変化しても、約５５０ｎｍ付近の傾斜部はほぼ重なり、約５５０ｎｍの輝線ピークに対する透過率の変動がほとんどなく、概ね３０゜程度までの角度依存性が解消されている。
【００５３】
また、Ｐ偏光の青色に対して、入射角がゼロの分光透過率曲線２０から、入射角が１０°の分光透過率曲線２５、入射角が２０°の分光透過率曲線２６、入射角が３０゜の分光透過率曲線２７に変化しても、約４４０ｎｍ付近の傾斜部は概ね重なり、約４４０ｎｍの輝線ピークに対する透過率の変化がほとんどなく、概ね３０゜程度までの角度依存性が解消されている。
【００５４】
この８層の色調補正フィルタ膜をイオンプレーティング法で成膜し、裏面に５層反射防止膜を成膜して、図１に示すように液晶プロジェクタの投射レンズ前面に設置したところ、投射した画面の色むらがみられなかった。
＜実施例３＞
設計結果の例として、図６の分光透過率特性となる、設計波長λ＝５４０ｎｍにおいて、Ａ１２Ｏ３（屈折率１．７１）層の光学膜厚１λを１Ｍ、ＳｉＯ２（屈折率１．４６）層の光学膜厚１λを１Ｌと表して、基材側から光学膜厚が０．５９Ｍ　０．０７Ｌ　０．９５Ｍ　０．０５Ｌ　０．８１Ｍ　０．０８Ｌ　０．６９Ｍ　０．２５Ｌ　０．７７Ｍ　０．２６Ｌ　０．７４Ｍ　０．５０Ｌの１２層膜が得られた。
【００５５】
青の輝線波長４４０ｎｍを挟んだ４３５〜４５０ｎｍの範囲で平均透過率約９５％、波長１０ｎｍ増加に対して概ね４％透過率が低下する傾斜を有する傾斜部を有する分光透過率曲線となっている。また、緑の輝線波長５５０ｎｍを挟んだ５４５〜５６０ｎｍの範囲で平均透過率８０％、波長１０ｎｍ増加に対して概ね２％透過率が増加する傾斜を有する分光透過率曲線となっている。
【００５６】
図６に示すように、Ｓ偏光の緑色に対して、入射角がゼロの分光透過率曲線３０から、入射角が１０°の分光透過率曲線３１、入射角が２０°の分光透過率曲線３２、入射角が３０゜の分光透過率曲線３３に変化しても、約５５０ｎｍ付近の傾斜部はほぼ重なり、約５５０ｎｍの輝線ピークに対する透過率の変動がほとんどなく、概ね３０゜程度までの角度依存性が解消されている。
【００５７】
また、Ｐ偏光の青色に対して、入射角がゼロの分光透過率曲線３０から、入射角が１０°の分光透過率曲線３５、入射角が２０°の分光透過率曲線３６、入射角が３０゜の分光透過率曲線３７に変化しても、約４４０ｎｍ付近の傾斜部は概ね重なり、約４４０ｎｍの輝線ピークに対する透過率の変化がほとんどなく、概ね３０゜程度までの角度依存性が解消されている。
【００５８】
この１２層の色調補正フィルタ膜をイオンプレーティング法で成膜して、裏面に５層反射防止膜を成膜して、図１に示すように液晶プロジェクタの投射レンズ前面に設置したところ、投射した画面の色むらがみられなかった。
＜実施例４＞
設計結果の例として、図７の分光透過率特性となる、設計波長λ＝５４０ｎｍにおいて、Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．１０）層の光学膜厚１λを１Ｈ，ＳｉＯ２（屈折率１．４６）層の光学膜厚１λを１Ｌと表して、基材側から光学膜厚が０．６６Ｈ　０．０８Ｌ　０．８２Ｈ　０．１０Ｌ　０．７６Ｈ　０．３７Ｌ　０．５７Ｈ　０．６３Ｌの８層膜が得られた。
【００５９】
青の輝線波長４４０ｎｍを挟んだ４３５〜４５０ｎｍの範囲で平均透過率約９０％、波長１０ｎｍ増加に対して概ね４％透過率が低下する傾斜を有する傾斜部を有する分光透過率曲線となっている。また、緑の輝線波長５５０ｎｍを挟んだ５４５〜５６０ｎｍの範囲で平均透過率約７９％、波長１０ｎｍ増加に対して概ね５％透過率が増加する傾斜を有する分光透過率曲線となっている。
【００６０】
図７に示すように、Ｓ偏光の緑色に対して、入射角がゼロの分光透過率曲線４０から、入射角が１０°の分光透過率曲線４１、入射角が２０°の分光透過率曲線４２、入射角が３０゜の分光透過率曲線４３に変化しても、約５５０ｎｍ付近の傾斜部はほぼ重なり、約５５０ｎｍの輝線ピークに対する透過率の変動がほとんどなく、概ね３０゜程度までの角度依存性が解消されている。
【００６１】
また、Ｐ偏光の青色に対して、入射角がゼロの分光透過率曲線４０から、入射角が１０°の分光透過率曲線４５、入射角が２０°の分光透過率曲線４６、入射角が３０゜の分光透過率曲線４７に変化しても、約４４０ｎｍ付近の傾斜部はほぼ重なり、約４４０ｎｍの輝線ピークに対する透過率の変化がほとんどなく、概ね３０゜程度までの角度依存性が解消されている。
【００６２】
この８層の色調補正フィルタ膜をイオンプレーティング法で成膜して、裏面に５層反射防止膜を成膜して、図１に示すように液晶プロジエクタの投射レンズ前面に設置したところ、投射した画面の色むらがみられなかった。
＜実施例５＞
設計結果の例として、図８の分光透過率特性となる、設計波長λ＝５４０ｎｍにおいて、Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．１０）層の光学膜厚１λを１Ｈ，ＳｉＯ２（屈折率１．４６）層の光学膜厚１λを１Ｌと表して、基材側から光学膜厚が０．６５Ｈ　０．１０Ｌ　０．７０Ｈ　０．２１Ｌ　０．７４Ｈ　０．２７Ｌ　０．６７Ｈ　０．５８Ｌの８層膜が得られた。
【００６３】
青の輝線波長４４０ｎｍを挟んだ４３５〜４５０ｎｍの範囲で平均透過率約７８％、波長１０ｎｍ増加に対して概ね４％透過率が低下する傾斜を有する傾斜部を有する分光透過率曲線となっている。また、緑の輝線波長５５０ｎｍを挟んだ５４５〜５６０ｎｍの範囲で平均透過率５５％、波長１０ｎｍ増加に対して概ね３％透過率が増加する傾斜を有する分光透過率曲線となっている。
【００６４】
図８に示すように、Ｓ偏光の緑色に対して、入射角がゼロの分光透過率曲線５０から、入射角が１０°の分光透過率曲線５１、入射角が２０°の分光透過率曲線５２、入射角が３０゜の分光透過率曲線５３に変化しても、約５５０ｎｍ付近の傾斜部はほぼ重なり、約５５０ｎｍの輝線ピークに対する透過率の変動がほとんどなく、概ね３０゜程度までの角度依存性が解消されている。
【００６５】
また、Ｐ偏光の青色に対して、入射角がゼロの分光透過率曲線５０、入射角が１０°の分光透過率曲線５５、入射角が２０°の分光透過率曲線５６、入射角が３０゜の分光透過率曲線５７に変化しても、約４４０ｎｍ付近の傾斜部はほぼ重なり、約４４０ｎｍの輝線ピークに対する透過率の変化がほとんどなく、概ね３０゜程度までの角度依存性が解消されている。
【００６６】
この８層の色調補正フィルタ膜をイオンプレーティング法で成膜して、裏面に５層反射防止膜を成膜して、図１に示すように液晶プロジェクタの投射レンズ前面に設置したところ、投射した画面の色むらがみられなかった。
＜比較例＞
約４４０ｎｍの輝度ピークに対応する４３５〜４５０ｎｍの波長範囲で平均透過率８５％、約５５０ｎｍの輝度ピークに対応する５４５〜５６０ｎｍの波長範囲で平均透過率６５％、赤色光の波長範囲６００〜７００ｎｍにおいて平均透過率８５％であり、波長範囲内で透過率の変化が少ない平坦な特性であるフィルタを設計した。
【００６７】
設計波長λ＝５００ｎｍにおいて、Ｔａ２Ｏ５（屈折率２．１０）層の光学膜厚１λを１Ｈ、ＳｉＯ２（屈折率１．４６）層の光学膜厚１λを１Ｌと表して、基材側から光学膜厚が０．４８Ｈ　０．５８Ｌ　０．１３Ｈ　０．１０Ｌ　０．８２Ｈ　０．４０Ｌ　０．０９Ｈ　０．２４Ｌ　０．８８Ｈ　０．１２Ｌ　０．０７Ｈ　０．３４Ｌの１２層膜で、図９に示すような分光透過率特性となる。
【００６８】
図９に示すように、Ｓ偏光の緑色に対して、入射角がゼロの分光透過率曲線６０から、入射角が１０°の分光透過率曲線６１、入射角が２０°の分光透過率曲線６２、入射角が３０゜の分光透過率曲線６３に変化すると、約５５０ｎｍ付近の透過率は大きく変化している。また、Ｐ偏光の青色に対して、入射角がゼロの分光透過率曲線６０から、入射角が１０°の分光透過率曲線６５、入射角が２０°の分光透過率曲線６６、入射角が３０゜の分光透過率曲線６７に変化すると、約４４０ｎｍ付近の透過率は大きく変化している。その結果、液晶プロジェクタの投射レンズ前面に設置した場合、投射した画面の色むらが発生する。
【００６９】
このように、本発明の色調補正フィルタは、光学多層膜の欠点である入射角による透過率特性の変動を輝線ピークに対応する部分で可及的に抑制することができるため、液晶プロジェクタの投射レンズから出る光の角度が変化する方向に発生する色むらを抑制しながら色調を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色調補正フィルタを液晶プロジェクタに用いる使用形態を示す概念図である。
【図２】実施例１の色調補正フィルタの入射角がゼロのときの透過率特性と超高圧水銀灯の輝線スペクトルを示すグラフである。
【図３】Ｓ偏光に対する実施例１の色調補正フィルタの入射角による透過率特性の変化を示すグラフである。
【図４】Ｐ偏光に対する実施例１の色調補正フィルタの入射角による透過率特性の変化を示すグラフである。
【図５】Ｐ偏光及びＳ偏光に対する実施例２の色調補正フィルタの入射角による透過率特性の変化を示すグラフである。
【図６】Ｐ偏光及びＳ偏光に対する実施例３の色調補正フィルタの入射角による透過率特性の変化を示すグラフである。
【図７】Ｐ偏光及びＳ偏光に対する実施例４の色調補正フィルタの入射角による透過率特性の変化を示すグラフである。
【図８】Ｐ偏光及びＳ偏光に対する実施例５の色調補正フィルタの入射角による透過率特性の変化を示すグラフである。
【図９】Ｐ偏光及びＳ偏光に対する比較例の色調補正フィルタの入射角による透過率特性の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１：色調補正フィルタ、２：光透過性基板、３：光学多層膜、１００：液晶プロジェクタ、１０１：投射レンズ、９：輝線スペクトル、１０：実施例１のフィルタの分光透過率曲線、１１，２１，３１，４１，５１，６１：１０度入射Ｓ偏光分光透過率曲線、１２，２２，３２，４２，５２，６２：２０度入射Ｓ偏光分光透過率曲線、１３，２３，３３，４３，５３，６３：３０度入射Ｓ偏光分光透過率曲線、１５，２５，３５，４５，５５，６５：１０度入射Ｐ偏光分光透過率曲線、１６，２６，３６，４６，５６，６６：２０度入射Ｐ偏光分光透過率曲線、１７，２７，３７，４７，５７，６７：３０度入射Ｐ偏光分光透過率曲線、３０１：第１傾斜部、３０２：第２傾斜部
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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