(57)【要約】【課題】表示画像のモアレが無く、表示画像の明るさを十分に確保することが可能な光学的ローパスフィルタ、画像表示装置及びプロジェクタを提供する。【解決手段】ローパスフィルタ２８に設けられた光屈折面２８ｆが基板面２８ｚに対して所定の角度αを有するように設けられており、この光屈折面２８ｆの密度が基板２８ａ上の基準点から外周２８ｙにかけて分布を形成するように、当該光屈折面２８ｆが配置されているので、光を屈折する光屈折領域と、光を屈折させずにそのまま透過させる非屈折領域とを基板２８ａに形成することが可能となる。【選択図】図４
2007140014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過可能な基板と、
前記基板上に当該基板面に対して所定の角度を有するように設けられ、前記基板を透過する光の一部を屈折させる複数の光屈折面と
を具備し、
前記光屈折面の密度及び前記所定の角度のうち少なくとも一方が、前記基板上の中央部側の基準点から前記基板の外周にかけて所定の分布になるように、前記複数の光屈折面が配置されていることを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
【請求項２】
前記所定の角度が、前記基準点から前記外周にかけて徐々に大きくなっている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項３】
前記複数の光屈折面が、前記基板を透過する光を前記基準点から前記外周に向かう方向に屈折させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項４】
前記複数の光屈折面が、前記基板を透過する光を前記外周から前記基準点に向かう方向に屈折させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項５】
前記複数の光屈折面が、前記基板上に任意の間隔で配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項６】
前記複数の光屈折面が、前記基準点を中心とした複数の同心円上に設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載の光学的ローパスフィルタ。
【請求項７】
光源と、
前記光源からの光を変調する第１光変調素子と、
前記第１光変調素子からの光を変調する第２光変調素子と、
前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に設けられ、前記第１光変調素子からの光を前記第２光変調素子に結像する結像部と、
前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に設けられた請求項１乃至請求項６のうちいずれか一項に記載の光学的ローパスフィルタと
を具備し、
前記光学的ローパスフィルタが、前記基準点が前記光源からの光の光軸上に位置するように配置されている
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像表示装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的ローパスフィルタ、画像表示装置及びプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ装置の開発が目覚ましい。特に液晶プロジェクタや、ＤＬＰ（Digital Light Processing、商標）プロジェクタといった投写型表示装置（プロジェクタ）は、大画面表示が可能であり、表示画像のリアリティや迫力を再現する上で効果的なディスプレイ装置である。この分野では輝度ダイナミックレンジを拡大するために、以下に述べる提案がなされている。
【０００３】
プロジェクタにおける輝度ダイナミックレンジ拡大のための基本的な構成は、例えば特許文献１のように、光源からの射出光束を第１光変調素子で変調して所望の照明光量分布を形成し、当該照明光量分布が形成された光をリレーレンズ等の結像部によって第２光変調素子上に結像し、第２光変調素子によって第二の光変調を行うというものである。第１光変調素子と第２光変調素子とは、同じサイズ、画素配列になっていることが多く、この場合、リレーレンズの倍率が１倍になるように設計されている。
【０００４】
光変調素子としては、透過率が独立に制御可能な画素構造又はセグメント構造を有し、二次元的な透過率分布を制御し得る透過型変調素子が用いられている。その代表例としては、液晶ライトバルブがあげられる。また、透過型変調素子の代わりに反射型変調素子を用いてもよく、その代表例としては、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子があげられる。
【０００５】
いま、暗表示の透過率が０．２％、明表示の透過率が６０％の光変調素子を使用する場合を考える。光変調素子単体では、輝度ダイナミックレンジは、６０／０．２＝３００となる。上記ディスプレイ装置は、輝度ダイナミックレンジが３００の光変調素子を光学的に直列に配置することに相当するので、理論上は３００×３００＝９００００の輝度ダイナミックレンジを実現することができる。また、階調数についてもこれと同等の考えが成り立ち、８ビット階調の光変調素子を光学的に直列に配置することにより、８ビットを超える階調数を得ることができる。  
なお、第１光変調素子及び第２光変調素子は、映像信号からつくられた変調信号によってそれぞれ別個に駆動される。
【０００６】
ところで、例えば図１４に示すように、第１光変調素子１２２及び第２光変調素子１２５として用いられる透過型の液晶ライトバルブは、画素開口部１２３の周りに配線やブラックストライプ等によって構成される規則配列された格子状の遮光部１２４を有している。したがって、第１光変調素子１２２を透過した光の光学像は、各画素開口部の像（明部）と遮光部の像（暗部）とを有することになる。
【０００７】
一方、これら第１光変調素子、第２光変調素子、リレーレンズが機械的な位置ずれを起こしている場合や、結像部を構成するリレーレンズが結像誤差を有している場合など、設計上の誤差を有している可能性がある。このため、上記のような光学像を有する光が結像部で結像されて第２光変調素子に照射される際に、第１光変調素子によって変調された明部の像が第２光変調素子の画素開口部に対してずれた位置に結像されてしまうことがある。
【０００８】
例えば、図１５は、結像誤差によってリレーレンズの倍率が１倍よりも小さくなっている場合の第２光変調素子１２５の様子を示している。第１光変調素子１２２からの光による光学像１２６がリレーレンズによって第２光変調素子１２５の中央部に向けて縮小されている。このとき、光学像１２６の中央部側に比べて外周側の方が画素開口部１２３とのズレが大きくなっている。
【０００９】
また、図１６は、結像誤差によってリレーレンズの倍率が１倍よりも大きくなっている場合の第２光変調素子１２５の様子を示している。第１光変調素子１２２からの光による光学像がリレーレンズによって第２光変調素子１２５の外周に向けて広がっている。この場合も、光学像１２６の中央部側に比べて外周側の方が画素開口部１２３とのズレが大きくなっている。
【００１０】
図１５及び図１６のいずれの場合についても、光学像１２６がずれて遮光部１２４にはみ出している分、表示画像に寄与しないことになる。このため、明暗のモアレが発生することになり、画質が低下するという問題があった。
【００１１】
これに対して、第１光変調素子からの光の一部を屈折する光屈折面を当該ローパスフィルタの全面に設けた光学的ローパスフィルタが考えられている。この光学的ローパスフィルタを用いて画素毎に光を分散して均一化させ、第２光変調素子において当該光の光学像と画素とのズレによる明暗分布を軽減することによって、モアレの解消を図るものである。  
【特許文献１】特開２００１−１００６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の光学的ローパスフィルタを用いた場合、第１光変調素子からの光が全画素について分散されるため、例えば光軸付近など結像位置のずれが比較的小さく、本来光を分散する必要性が低い部位においても光が分散されてしまう。このため、モアレは無くなるものの、表示画像２０７の中央部で十分な明るさが確保できなくなるという問題があった。  
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、表示画像のモアレが無く、表示画像の明るさを十分に確保することが可能な光学的ローパスフィルタ、画像表示装置及びプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学的ローパスフィルタは、光を透過可能な基板と、前記基板上に当該基板面に対して所定の角度を有するように設けられ、前記基板を透過する光の一部を屈折させる複数の光屈折面とを具備し、前記光屈折面の密度及び前記所定の角度のうち少なくとも一方が、前記基板上の中央部側の基準点から前記基板の外周にかけて所定の分布になるように、前記複数の光屈折面が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明では、基板上に光屈折面が当該基板面に対して所定の角度を有するように設けられており、この光屈折面が当該光屈折面の密度及び所定の角度のうち少なくとも一方が基板上の基準点から基板の外周にかけて所定の分布になるように配置されているので、光を屈折して分離・均一化する領域と、光を屈折させずにそのまま透過させる領域とを基板に形成することが可能となる。
【００１５】
ここで、「光屈折面の密度」とは、基板表面において単位面積あたりの光屈折面の数又は基準点を中心とする径方向の単位長さあたりの光屈折面の数を意味するものである。したがって、例えば基板の基準点付近では光屈折面の密度を小さくし、基板の外周付近では光屈折面の密度を大きくすることによって、基板の外周側に入射した光を屈折させて均一化し、基板の中央部に入射した光を屈折させずにそのまま透過させることも可能となる。
【００１６】
また、前記所定の角度が、前記基準点から前記外周にかけて徐々に大きくなっていることが好ましい。  
本発明によれば、基板上の基準点から基板の外周にかけて所定の角度が徐々に大きくなっているので、基板の外周に近づくほど光屈折面による光屈折の角度が大きくなる。  
ここで、例えば等しい寸法の第１光変調素子及び第２光変調素子とこれらの間に設けられたリレーレンズとを有する画像表示装置では、リレーレンズの倍率に誤差が含まれるような場合に第２光変調素子に照射される光学像が拡大・縮小し、光学像と第２光変調素子との間にズレが生じる。光学像の拡大・縮小によるズレの影響は第２光変調素子の外側ほど大きい。したがって、本発明に係る光学的ローパスフィルタを当該画像表示装置に用いた場合、ズレの影響が大きい外側の光をより大きく屈折させることによって、当該ズレを的確に抑えることができる。
【００１７】
また、前記複数の光屈折面が、前記基板を透過する光を前記基準点から前記外周に向かう方向に屈折させることが好ましい。  
本発明によれば、光屈折面が、基板を透過する光を基準点から外周に向かう方向に屈折させるので、例えば上記の画像表示装置において、リレーレンズの誤差により倍率が１倍を下回ってしまうような場合に、本発明に係る光学的ローパスフィルタを用いると有効である。すなわち、光学的ローパスフィルタの外周に近い位置に入射した光が外側に屈折させられるので、光学像が第２光変調素子の中央部側に縮小されるのを抑制することができる。
【００１８】
また、前記複数の光屈折面が、前記基板を透過する光を前記外周から前記基準点に向かう方向に屈折させることが好ましい。  
本発明によれば、光屈折面が、基板を透過する光を外周から基準点に向かう方向に屈折させるので、例えば上記の画像表示装置において、リレーレンズの誤差により倍率が１倍を上回ってしまうような場合に、本発明に係る光学的ローパスフィルタを用いると有効である。すなわち、光学的ローパスフィルタの外周に近い位置に入射した光が内側に屈折させられるので、光学像が第２光変調素子の外周側に拡大されるのを抑制することができる。
【００１９】
また、前記複数の光屈折面が、前記基板上に任意の間隔で配置されていることが好ましい。  
複数の光屈折面が一定の間隔をおいて配置されている場合、光が屈折した際に干渉が起こることがある。干渉が起こると、基板から射出される光に干渉縞が形成されてしまい、光学像を乱すことになる。本発明によれば、複数の光屈折面同士が、基板上に任意の間隔で配置されているので、基板から射出される光に干渉が生じるのを回避することができる。
【００２０】
また、前記複数の光屈折面が、前記基準点を中心とした複数の同心円上に設けられていることが好ましい。  
本発明に係る光学的ローパスフィルタに入射する光が、例えばリレーレンズ等の光学部材を経由し光学的なズレが生じていた場合、当該ズレはリレーレンズの形状に影響されて同心円状に生じている可能性が高い。本発明では、光屈折面が基準点を中心とした複数の同心円上に設けられているので、当該同心円状に生じたズレを的確に抑えることができる。
【００２１】
本発明に係る画像表示装置は、光源と、前記光源からの光を変調する第１光変調素子と、前記第１光変調素子からの光を変調する第２光変調素子と、前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に設けられ、前記第１光変調素子からの光を前記第２光変調素子に結像する結像部と、前記第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に設けられた上記の光学的ローパスフィルタとを具備し、前記光学的ローパスフィルタが、前記基準点が前記光源からの光の光軸上に位置するように配置されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明では、第１光変調素子と前記第２光変調素子との間に上記の光学的ローパスフィルタを備えているので、結像部の結像倍率に誤差があった場合であっても、例えば光軸付近など、結像部による結像位置のずれが比較的小さい部位では光を屈折させることなく透過させることができる。また、例えば光軸から離れた位置の光など、結合位置のズレが大きな部位では、光を屈折させて均一化することができる。これにより、表示画像のモアレが無く、表示画像の明るさを十分に確保することが可能な画像表示装置を得ることができる。
【００２３】
本発明に係るプロジェクタは、上記の画像表示装置を備えたことを特徴とする。  
本発明では、表示画像のモアレが無く、表示画像の明るさを十分に確保することが可能な画像表示装置を備えているので、表示特性が高く明るい表示のプロジェクタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１実施形態］  
本発明の第１実施形態を図面に基づき説明する。  
図１は、プロジェクタとしてのプロジェクタ１の内部構成を概略的に示す図である。  
プロジェクタ１は、画像表示装置２と、投射レンズ３とを主体として構成されている。
画像表示装置２は、大別すると、光源部４と、均一照明部５と、色変調部６と、リレーレンズ２７と、液晶ライトバルブ２５と、投射レンズ３とを有している。  
光源部４は、ランプ１１と、リフレクタ１２とを主体として構成されている。ランプ１１は、画像表示装置２、ひいてはプロジェクタ１の光源であり、例えば白色光を射出する高圧水銀ランプ等が用いられている。リフレクタ１２は、当該白色光を反射する反射部材であり、例えば当該ランプ１１からの白色光が均一照明部５に入射する方向に進むように配置されている。
【００２５】
均一照明部５は、フライアイレンズ１３、１４と、偏光変換素子１５と、集光レンズ１６とを主体として構成されている。ランプ１１側のフライアイレンズ１３は、複数の２次光源像を形成する。色変調部６側のフライアイレンズ１４と集光レンズ１６は、フライアイレンズ１３で形成された２次光源像を液晶ライトバルブ２２、２３，２４上で重畳する。
【００２６】
色変調部６は（図１の色変調部６の範囲をダイクロイックプリズム２６までとしてください）、ダイクロイックミラー１７、１８と、反射ミラー１９、２０、２１と、液晶ライトバルブ２２、２３、２４と、ダイクロイックプリズム２６とを主体として構成されている。  ダイクロイックミラー１７、１８は、光源からの光を複数の色光に分離する色分離手段である。ダイクロイックミラー１７は、ランプ１１から射出される白色光のうち、赤色光ＬＲを透過させると共に、青色光ＬＢ及び緑色光ＬＧを反射する。ダイクロイックミラー１８は、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。  
反射ミラー１９は、赤色光ＬＲをダイクロイックプリズム２６側へ反射する。反射ミラー２０、２１は、青色光ＬＢをそれぞれ直角に反射し、ダイクロイックプリズム２６へ導光する。
【００２７】
液晶ライトバルブ２２は、色信号に基づいて青色光ＬＢを画像光に変調する色変調ライトバルブである。液晶ライトバルブ２３は、色信号に基づいて緑色光ＬＧを画像光に変調する色変調ライトバルブである。液晶ライトバルブ２４は、色信号に基づいて赤色光ＬＲを画像光に変調する色変調ライトバルブである。以下の説明では、上記液晶ライトバルブ２２〜２４（第１光変調素子）を色変調ライトバルブ２２〜２４と称呼し、液晶ライトバルブ２５（第２光変調素子）を輝度変調ライトバルブ２５と称呼することがある。
【００２８】
各液晶ライトバルブ２２、２３、２４、２５は、同一の寸法、例えば４．６平方センチメートル（約０．７平方インチ）程度の寸法を有しており、マトリクス状に画素が形成された液晶装置によって構成されている。また、液晶ライトバルブ２２、２３、２４、２５に形成された画素数は同一になっており、また、画素の配列やピッチも同一になっている。
【００２９】
ダイクロイックプリズム（色合成部材）２６は、例えばガラスや樹脂などの透明材料からなる４つの直角プリズムが貼り合わされてなる。内面には、青色光ＬＢを反射する誘電体多層膜２６ａと赤色光ＬＲを反射する誘電体多層膜２６ｂとが十字状に形成されている。また、この誘電体多層膜２６ａ、２６ｂは、共に緑色光ＬＧを透過するようになっている。各誘電体多層膜２６ａ、２６ｂによって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光（映像光）が形成されるようになっている。
【００３０】
リレーレンズ（結像部）２７は、ダイクロイックプリズム２６によって合成された色変調液晶ライトバルブ２２、２３、２４の像を輝度変調ライトバルブ２５上に結像する光学系であり、色変調ライトバルブ２２、２３、２４と輝度変調ライトバルブ２５との間、ここでは、ダイクロイックプリズム２６と液晶ライトバルブ２５との間に設けられている。
【００３１】
液晶ライトバルブ２５は、輝度信号に基づいて、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢの合成光の輝度を変調する。
【００３２】
本実施形態では、色変調ライトバルブ２２、２３、２４と輝度変調ライトバルブ２５とが同一の寸法になっているため、このリレーレンズ２７の理想倍率は１である。実際には、リレーレンズ２７内の各レンズの倍率などにより誤差を生じていることが多い。本実施形態では、リレーレンズ２７の誤差によって倍率が１を下回る場合について説明するものとする。
【００３３】
次に、本実施形態における光学的ローパスフィルタ（以下、単に「ローパスフィルタ」という。）２８の効果をわかりやすくするために、これを設けない場合の課題を図２を用いて説明する。リレーレンズ２７の倍率が１を下回った場合、図２（ａ）に示すごとく、色変調ライトバルブの画素開口部１２３の像は輝度変調ライトバルブの対応する画素の画素開口部からずれた位置に結像してしまう。具体的には、リレーレンズの動径方向に沿って、本来結像する位置（リレーレンズ２７の倍率が１の場合に結像する位置）より光軸よりにずれた位置に結像してしまう。すると、開口部像の一部は輝度変調ライトバルブの遮光部１２４によって遮られるため、透過光量が減少する。ところで、この開口部像のずれ量は輝度変調ライトバルブ面内にわたって均一ではなく光軸から離れるに従って大きくなる。その結果、輝度変調ライトバルブ面内に図２（ｂ）のごとき規則的な透過光量分布＝明暗分布であるモアレ縞が生じ、表示画像の画質が著しく低下する。
【００３４】
光学的ローパスフィルタ（以下、単に「ローパスフィルタ」という。）２８は、色変調ライトバルブ２２、２３、２４と輝度変調ライトバルブ２５との間、ここでは、ダイクロイックプリズム２６とリレーレンズ２７との間に設けられている。このローパスフィルタ２８は、ダイクロイックプリズム２６から射出された合成光を透過させるフィルタである。
【００３５】
図３は、当該ローパスフィルタ２８をダイクロイックプリズム２６側から見たときの図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図である。  
図３に示すように、ローパスフィルタ２８は、例えばガラスや石英、プラスチックなど光を透過可能な材料によって形成された基板２８ａを主体として構成されている。このローパスフィルタ２８は、基板２８ａの中心（例えば対角線の交点）に設けられた基準点Ｏが、ダイクロイックプリズム２６から射出された合成光の光軸と一致するように配置されている。
【００３６】
基板２８ａのサイズについては、例えば液晶ライトバルブから射出される光束がけられることを防ぐ、すなわち光のロスが無いような寸法を確保するため、液晶ライトバルブより大きなサイズになっている。ダイクロイックプリズム２６から射出された合成光の一部を屈折させて透過する光屈折領域２８ｂ（図２中、破線部の外側の領域）と、合成光を屈折させずに透過する非屈折領域２８ｃ（図２中、破線部の内側の領域）とに区画されている。光屈折領域２８ｂは、基準点Ｏを中心とした径方向の所定の長さ以上の領域に設けられている。
【００３７】
光屈折領域２８ｂには、プリズム部２８ｄと、当該プリズム部２８ｄに挟まれた平坦部２８ｅとが設けられている。  
プリズム部２８ｄについては、例えば基板２８ａを構成する材料と同様に光透過可能な材料によって複数形成されており、図２に示すように基準点Ｏを中心とした同心円上に複数設けられており、それぞれ同心円の径方向に所定の間隔おいて配置されている。なお、図２では、説明の簡単のため、プリズム部２８ｄが５つの同心円上に設けられた状態を示しているが、実際には、液晶ライトバルブの一点から出射した光束の断面内にプリズム部２８ｄが８本程度入るような密度になるように設けられている。
【００３８】
プリズム部２８ｄの断面形状については、図４に示すように、基板２８ａ上に鋸歯状に突出した形状になっている。具体的には、基板面２８ｚに対して所定の角度αとなるように設けられた光屈折面２８ｆと、基板面２８ｚに垂直に設けられた側面２８ｇとを有している。光屈折面２８ｆは、基板面２８ｚからの高さが、基準点Ｏ（図３参照）から基板２８ａの外周２８ｙにかけて徐々に高くなっていくように傾斜している。
【００３９】
また、図３に戻って、非屈折領域２８ｃには、光プリズム部２８ｄが設けられておらず、光屈折領域２８ｂの平坦面２８ｅと同様、平坦な領域になっている。したがって、この非屈折領域２８ｃでは、光プリズム部２８ｄの密度、すなわち光屈折面２８ｆの密度はゼロである。  
このように、光屈折領域２８ｂと非屈折領域２８ｃとの間に光屈折面２８ｆの密度の分布が形成されている。
【００４０】
次に、ローパスフィルタ２８を透過する光の光路について説明する。  
図４に示すように、ダイクロイックプリズム２６から射出された合成光Ｌ１は、基板２８ａに入射し、当該基板２８ａを透過し、プリズム部２８ｄの光屈折面２８ｆにおいて外周２８ｙ側（図中右側）に屈折されて射出される。このように、基板２８ａの外周２８ｙ側に進行した光を、より外周２８ｙ側へ屈折する。  
ダイクロイックプリズム２６から射出された合成光Ｌ２は、基板２８ａに入射し、当該基板２８ａを透過して、平坦部２８ｅにおいて屈折されずにそのまま射出される。
【００４１】
ダイクロイックプリズム２６から射出された合成光Ｌ３は、基板２８ａに入射し、当該基板２８ａを透過し、プリズム部２８ｄの光屈折面２８ｆにおいて外周２８ｙ側（図中右側）に屈折されて射出される。このように、基板２８ａの基準点Ｏ側に進行した光についても外周２８ｙ側へ屈折する。
【００４２】
なお、図４中破線で示すのは、光屈折面２８ｆが設けられない場合の合成光Ｌ１〜Ｌ３の光路である。  
また、非屈折領域２８ｃにはプリズム部２８ｄが設けられておらず、当該非屈折領域２８ｃに入射した合成光は、屈折されずにそのまま射出される（図示省略）。
【００４３】
次に、ローパスフィルタ２８を透過した合成光の光学像について説明する。  
色変調ライトバルブの一点から出射した合成光のうち、合成光を屈折させずに透過する非屈折領域２８ｃを透過した合成光は、図５（ａ）にしめすように、リレーレンズ（図５では１枚のレンズとして示す）によって輝度変調ライトバルブに一点で結像するが、光屈折領域２８ｂを透過した合成光は図５（ｂ）に示すように位置が異なる複数点で結像するようになる。すなわち、色変調ライトバルブの画素開口部が位置をずれて複数箇所に結像することになる。
その結果図６（ａ）に示すように、本来の（色変調ライトバルブの）画素開口部像にくらべて像サイズが動径方向外側（図４の２８ｙ側）に広がった二次開口部像を輝度変調液晶ライトバルブ上に結像することができる。その結果、図６（ｂ）のごとく、（輝度変調ライトバルブの）遮光部で遮られる光量が、ローパスフィルタが無い場合に比べて低減する。
さらには、光屈折面２８ｆの、基板面２８ｚからの高さが、基準点Ｏ（図３参照）から基板２８ａの外周２８ｙにかけて徐々に高くなっていくように傾斜しているため、光屈折面２８ｆの面積比が大きくなる。その結果、色変調ライトバルブの画素開口部の像と輝度変調ライトバルブの画素開口部位置のずれがより大きくなる外周部では、図６（ａ）のローパスフィルタによって広がった開口部像の光強度が外周部になるほど強くなり、ローパスフィルタがない場合には生じた大きな光のロスが低減される。この結果、輝度変調ライトバルブ面内における透過光量分布が平準化され、モアレ縞が目立たなくなる。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、ローパスフィルタ２８に設けられた光屈折面２８ｆが基板面２８ｚに対して所定の角度αを有するように設けられており、この光屈折面２８ｆの密度が基板２８ａ上の基準点Ｏから外周２８ｙにかけて分布を形成するように、当該光屈折面２８ｆが配置されているので、光を屈折する光屈折領域２８ｂと、光を屈折させずにそのまま透過させる非屈折領域２８ｃとを基板２８ａに形成することが可能となる。
【００４５】
また、このローパスフィルタ２８は、色変調ライトバルブ２２、２３、２４と輝度変調ライトバルブ２５との間に設けられており、基準点Ｏが合成光の光軸上に位置するように配置されているので、リレーレンズ２７の結像倍率に誤差があった場合であっても、例えば光軸付近など、リレーレンズ２７による結像位置のずれが比較的小さい部位では光を屈折させることなく透過させることができる。また、例えば光軸から離れた位置など、結合位置のズレが大きな部位では、光を屈折させて光のロスを少なくすることができる。これにより、スクリーンの投射面に投射される表示画像のモアレが無く、表示画像の明るさを十分に確保することが可能となる。
【００４６】
［第２実施形態］  
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。本実施形態では、ローパスフィルタの構成が第１実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。また、本実施形態では、第１実施形態とは異なりリレーレンズの誤差によって倍率が１を上回る場合について説明するものとする。
【００４７】
図７は、ローパスフィルタ１２８の構成を概略的に示す図である。  
ローパスフィルタ１２８は、第１実施形態と同様、例えばガラスや石英、プラスチックなど光を透過可能な材料によって形成された基板１２８ａを主体として構成されている。当該ローパスフィルタ１２８の平面視した状態の構成については、第１実施形態と同様であるため、図示及び説明を省略する。
【００４８】
このローパスフィルタ１２８の光屈折領域には、プリズム部２８ｄと、当該プリズム部２８ｄに挟まれた平坦部２８ｅとが設けられている。  
プリズム部１２８ｄの断面形状については、図６に示すように、基板１２８ａ上に鋸歯状に突出した形状になっている。具体的には、基板面１２８ｚに対して所定の角度βとなるように設けられた光屈折面１２８ｆと、基板面１２８ｚに垂直に設けられた側面１２８ｇとを有している。本実施形態では、光屈折面１２８ｆは、基板面１２８ｚからの高さが、基準点側から外周１２８ｙ側にかけて徐々に高くなっていくように傾斜している。この点で第１実施形態とは逆方向になっている。
【００４９】
次に、ローパスフィルタ１２８を透過する光の光路について説明する。  
図６に示すように、ダイクロイックプリズム２６から射出された合成光Ｌ４は、基板１２８ａに入射し、当該基板１２８ａを透過し、プリズム部１２８ｄの光屈折面１２８ｆにおいて基準点側（図中左側）に屈折されて射出される。このように、基板１２８ａの基準点側に進行した光を、より基準点側へ屈折させる。  
ダイクロイックプリズム２６から射出され合成光Ｌ５は、基板１２８ａに入射し、当該基板１２８ａを透過して、平坦部１２８ｅにおいて屈折されずにそのまま射出される。
【００５０】
ダイクロイックプリズム２６から射出された合成光Ｌ６は、基板１２８ａに入射し、当該基板１２８ａを透過し、プリズム部１２８ｄの光屈折面１２８ｆにおいて基準点側に屈折されて射出される。このように、基板１２８ａの外周１２８ｙ側に進行した光についても基準点側へ屈折させる。  
なお、図６中破線で示すのは、光屈折面１２８ｆが設けられない場合の合成光Ｌ４〜Ｌ６の光路である。
【００５１】
その結果、本来の（色変調ライトバルブの）画素開口部像にくらべて像サイズが動径方向内側（基準点側）に広がった二次開口部像を輝度変調液晶ライトバルブ上に結像することができる。その結果、（輝度変調ライトバルブの）遮光部で遮られる光量が、ローパスフィルタが無い場合に比べて低減する。さらには、光屈折面１２８ｆは、基板面１２８ｚからの高さが、基準点側から外周１２８ｙ側にかけて徐々に高くなっていくように傾斜しているため、光屈折面１２８ｆの面積比が大きくなる。その結果、色変調ライトバルブの画素開口部の像と輝度変調ライトバルブの画素開口部位置のずれがより大きくなる外周部では、ローパスフィルタによって広がった開口部像の光強度が外周部になるほど強くなり、ローパスフィルタがない場合に生じる大きな光のロスが低減される。この結果、輝度変調ライトバルブ面内における透過光量分布が平準化され、モアレ縞が目立たなくなる。
【００５２】
［第３実施形態］  
次に、本発明の第３実施形態を説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。本実施形態では、ローパスフィルタの構成が第１実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。また、本実施形態では、リレーレンズの誤差によって倍率が１を下回る場合（第１実施形態と同様）について説明するものとする。
【００５３】
図８は、ローパスフィルタ２２８の構成を概略的に示す図である。  
ローパスフィルタ２２８は、光屈折領域と非屈折領域とを有しており、このうち光屈折領域には、プリズム部２２８ｄと、当該プリズム部２２８ｄに挟まれた平坦部２２８ｅとが設けられている。  
プリズム部２２８ｄの断面形状については、図７に示すように、基板２２８ａ上に鋸歯状に突出した形状になっている。具体的には、基板面２２８ｚに対して所定の角度α１〜α４となるように設けられた光屈折面２２８ｆと、基板面２２８ｚに垂直に設けられた側面２２８ｇとを有している。本実施形態では、基板２２８ａの基準点側から外周２２８ｙ側にかけて光屈折面２２８ｆの角度α１〜α４が徐々に大きくなっている。この点で第１実施形態と異なっている。
【００５４】
次に、ローパスフィルタ２２８を透過する光の光路について説明する。  
図７に示すように、ダイクロイックプリズム２６から射出された合成光Ｌ１１〜Ｌ１４、基板２２８ａに入射し、当該基板２２８ａを透過し、プリズム部２２８ｄの光屈折面２２８ｆにおいてそれぞれ外周２２８ｙ側（図中右側）に屈折されて射出される。このときの屈折角は、光屈折面α１〜α４の角度に対応している。具体的には、合成光Ｌ１１の屈折角が最も小さくなっており、次いでＬ１２、Ｌ１３、Ｌ１４の順に屈折角が大きくなっている。
【００５５】
リレーレンズによる光学像の拡大・縮小によるズレの影響は、上述のように輝度変調ライトバルブ２５の外周側ほど大きい。ゆえに、本実施形態に係るローパスフィルタ２２８を当該画像表示装置に用いた場合、ズレの影響が大きい輝度変調ライトバルブ２５の外側の光をより大きく屈折させることによって、二次開口部像の広がりをより広げ、当該ズレにより生じる透過光量分布を的確に抑えることができる。
【００５６】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
例えば、図８に示すように、複数のプリズム部２８、すなわち複数の光屈折面２８ｆ同士が、基板２８ａ上に任意の間隔で配置されているように構成されていても良い。  
複数の光屈折面２８ｆ同士が一定の間隔をおいて配置されている場合、光が屈折した際に干渉が起こることがある。干渉が起こると、ローパスフィルタ２８から射出される光に干渉縞が形成されてしまい、光学像を乱すことになる。上記構成によれば、光屈折面２８ｆ同士が基板２８ａ上に任意の間隔で配置されることになるので、基板２８ａから射出される光に干渉が生じるのを回避することができる。
【００５７】
また、図９に示すように、基板２８ａに設けられる光屈折領域２８ｂを、基準点Ｏを中心とした径方向の所定の長さ範囲の領域に設けられるように構成し、第１実施形態と同様光屈折領域２８ｂによって光が基板２８ａの外周２８ｙ側に屈折される構成であることが好ましい。
【００５８】
この構成については、リレーレンズ２７の歪曲が関係している。図１０は、リレーレンズ２７の歪曲の強さを示すグラフである。縦軸が光学像の光軸からの距離を示しており、横軸が歪曲の強さを示している。なお、横軸の（＋）側は光学像が樽型（太くなる）に歪曲する強さを示しており、（−）側は光学像がピンクッション型（細くなる）に歪曲する強さを示している。
【００５９】
図１０に示すように、光軸から離れるにつれて光学像のピンクッション型の歪曲の強さが強くなり、光軸から所定の距離だけ離れた位置で光学像のピンクッション型の歪曲は最も強くなる。この所定の距離からさらに離れるにつれて徐々に歪曲が弱まっていく。歪曲により光学像が歪むと、輝度変調ライトバルブ２５に結像される際に、色変調ライトバルブの画素像と輝度変調ライトバルブの画素とのズレが生じることになる。
【００６０】
本実施形態によれば、光学像のうち歪曲の特に強くなる位置に光屈折領域２８ｂが設けられるように構成し、当該光屈折領域２８ｂに入射される光を外周２８ｙ側に屈折させるようにしたので、このようなリレーレンズ２７のピンクッション型の歪曲を補正することができる。  
なお、この場合の光屈折領域２８ｂの基板２８ａ上の範囲については、リレーレンズ２７の歪曲の強さ及び種類によって適宜変更させることが好ましい。
【００６１】
また、プリズム部２８ｄを同心円上に形成するのではなく、例えば図１１に示すように、基板２８ａの外周２８ｙの形状に合わせて矩形に形成しても良い。  
また、図１２に示すように、光屈折領域２８ｂに隙間無くプリズム部２８ｄを形成し、平坦部２８ｅを形成しないような構成であっても構わない。この場合、同図に示すように、光屈折面２８ｆの角度α１１〜α１５が基板２８ａの基準点側から外周２８ｙ側にかけて徐々に大きくなるように形成することが好ましい。
【００６２】
また、上記各実施形態では、プロジェクタとして、別途設けられたスクリーン７に投射するフロントプロジェクタの例を示したが、スクリーンと筐体を備えたリアプロジェクタにも用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図。
【図２】ローパスフィルタを用いない場合の様子を示す図。
【図３】本実施形態に係るプロジェクタのローパスフィルタの平面構成を示す図。
【図４】本実施形態に係るプロジェクタのローパスフィルタの断面構成を示す図。
【図５】ローパスフィルタを透過した光の光学像を示す図。
【図６】リレーレンズを透過した光の光学像を示す図。
【図７】本発明の第２実施形態に係るローパスフィルタの断面構成を示す図。
【図８】本発明の第３実施形態に係るローパスフィルタの断面構成を示す図。
【図９】本発明に係るローパスフィルタの他の断面構成を示す図。
【図１０】本発明に係るローパスフィルタの他の平面構成を示す図。
【図１１】リレーレンズの歪曲特性を示したグラフ。
【図１２】本発明に係るローパスフィルタの他の平面構成を示す図。
【図１３】本発明に係るローパスフィルタの他の断面構成を示す図。
【図１４】液晶ライトバルブの平面構成を示す図。
【図１５】輝度変調ライトバルブに光学像が照射される様子を示す図。
【図１６】輝度変調ライトバルブに光学像が照射される様子を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
１…プロジェクタ  ２…画像表示装置  ４…光源部  ６…色変調部  ２２〜２５…液晶ライトバルブ  ２７…リレーレンズ  ２８…光学的ローパスフィルタ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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