JP3994831B2

JP3994831B2 - Optical device, projector provided with the optical device, and filter used in the optical device

Info

Publication number: JP3994831B2
Application number: JP2002260506A
Authority: JP
Inventors: 恭範小川; 邦彦矢野; 芳忠田中
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: JP2004094175A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学装置、この光学装置を備えるプロジェクタ、及びこの光学装置に用いられるフィルタに関する。
【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】
以上の問題を解決するため、光源からの光路中に所定のスペクトルを除去するノッチフィルタを挿脱可能に配置する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この特許文献１には、ノッチフィルタの具体的な構成が開示されておらず、現実には、コントラストの低下を防止できないという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２４９０９８号公報
【０００８】
本発明の目的は、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して鮮明な画像にできる光学装置、この光学装置を備えるプロジェクタ、及びこの光学装置に用いられるフィル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、前記光変調装置で形成された光学像を拡大して投射する投射光学系とを備える光学装置であって、前記光変調装置の光路後段には、波長５００ｎｍ〜５７０ｎｍの入射光束のうち３０％以上を反射する光学フィルタが配置され、前記光学フィルタは、基板と、この基板の光束入射面に形成され、五酸化タンタルおよび二酸化珪素の薄膜を交互に積層した光学変換膜とを備え、前記光学変換膜の厚さは、入射光束のうち、反射する光の設計波長λ（ｎｍ）に対して、前記五酸化タンタルの屈折率をｎ ₁ 、前記二酸化珪素の屈折率をｎ ₂ として、０．６６λｎ ₁ ／０．０８λｎ ₂ ／０．７９λｎ ₁ ／０．１２λｎ ₂ ／０．７６λｎ ₁ ／０．３２λｎ ₂ ／０．６２λｎ ₁ ／０．６０λｎ ₂ 、の８層構成に設定され、前記投射光学系の光束射出側の先端には、前記投射光学系のフォーカス操作を行う操作レバーが設けられるとともに、前記光学フィルタを軸方向に直交する面に対して所定角度だけ傾斜した状態で保持する円筒状の保持部材が取り付けられ、前記保持部材には、前記操作レバーが係合される係合部が前記投射光学系側端部に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、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、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等を採用できる。
【００１１】
光学変換膜を構成する屈折率の異なる２種類の薄膜は、高屈折率膜と低屈折率膜として考えることができ、高屈折率膜の材料としては、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）や、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）等が挙げられる。低屈折率膜の材料としては、二酸化珪素（ＳｉＯ2）等が挙げられる。また、光学変換膜の薄膜構成としては、波長５００ｎｍ〜５７０ｎｍの入射光束のうち３０％以上を反射するように、各薄膜の厚さや材料を変えて調整できる。
【００１２】
本発明によれば、光学フィルタを構成する屈折率の異なる２種類の薄膜を交互に積層した光学変換膜を備えることにより、一般に緑色光とされる波長５００ｎｍ〜５７０ｎｍの入射光束のうちの３０％以上を反射するように調整することができる。このため、光学フィルタを透過した光束による画像では、前記波長帯の緑色成分が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鮮明な白色を投写できる。この場合には、光学機器の光変調装置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を十分に確保できる。
また、このような光学フィルタを光路上に出し入れすることにより、コンピュータから入力されるＲＧＢ信号にも対応でき、供給される画像情報に応じて、投写画像の色味を簡易に切り替えることができる。
ここで、光変調装置の透過面と光学フィルタの面とが略平行である場合には、光変調装置から射出され投写光学系で拡大された画像光が、光学フィルタで反射された後に、光変調装置の光束射出側面で反射され、再度、投写光学系および光学フィルタを通りスクリーン等に投写されることがある。この場合には、投写画像上にゴーストとして現れることがある。
しかしながら、本発明によれば、光学フィルタが、光軸に対して傾斜していることにより、投写光学系から射出され該光学フィルタで反射された光が光変調装置の画像形成領域に戻らないので、投写画像でのゴーストの発生を防止できる。
なお、光学フィルタを傾斜する方向は、左右方向および上下方向等のいずれの方向でもよく、特に限定されない。要するに、光学フィルタでの反射光が光変調装置の画像形成領域に戻らない角度であればよい。
さらに、本発明によれば、保持部材を投写光学系の光束射出側に取り付け、係合部を投写光学系の操作レバーに係合させるだけで、光学フィルタを容易に傾斜した姿勢とすることができる。
【００１３】
以上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できる。
この際、この光学フィルタにおいて、入射光束のうち、反射する光の設計波長λ（ｎｍ）に対して、五酸化タンタルの屈折率をｎ₁、二酸化珪素の屈折率をｎ₂として、前記光学変換膜の厚さは、０．６６λｎ₁／０．０８λｎ₂／０．７９λｎ₁／０．１２λｎ₂／０．７６λｎ₁／０．３２λｎ₂／０．６２λｎ₁／０．６０λｎ₂、の８層構成に設定された構成を採用できる。
【００１４】
また、前記光学フィルタにおいて、入射光束のうち、反射する光の設計波長λ（ｎｍ）に対して、五酸化タンタルの屈折率をｎ₁、二酸化珪素の屈折率をｎ₂として、前記光学変換膜の厚さは、０．４８λｎ₁／０．５８λｎ₂／０．１３λｎ₁／０．１０λｎ₂／０．８２λｎ₁／０．４０λｎ₂／０．０９λｎ₁／０．２４λｎ₂／０．８８λｎ₁／０．１２λｎ₂／０．０７λｎ₁／０．３４λｎ₂、の１２層構成に設定された構成も採用できる。
【００１５】
ここで、設計波長λとしては、例えば、５４０ｎｍとすることができる。また、五酸化タンタルの屈折率ｎ₁として２．１０、二酸化珪素の屈折率ｎ₂として１．４６とすることができる。
【００１６】
以上のような膜厚および構成として設定することにより、入射光のうち５００ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯の緑色光を３０％以上を反射させることが可能となる。このため、前述した場合と同様に、ビデオ信号に基づく投写画像を鮮明にできるとともに、光変調装置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を十分に確保できる。
また、光学フィルタを光路に対して出し入れすることにより、コンピュータからのＲＧＢ信号にも対応でき、画像情報に応じた投写画像の色味の簡易な切り替えが可能となる。
【００１７】
また、前記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することもできる。この際、この光学フィルタにおいて、入射光束のうち、反射する光の設計波長λ（ｎｍ）に対して、二酸化ジルコニウムの屈折率をｎ₃、二酸化珪素の屈折率をｎ₂として、前記光学変換膜の厚さは、０．６６λｎ₃／０．０８λｎ₂／０．７９λｎ₃／０．１２λｎ₂／０．７６λｎ₃／０．３２λｎ₂／０．６２λｎ₃／０．６０λｎ₂、の８層構成に設定された構成とすることができる。
【００１８】
このような膜厚および構成とすることにより、前述同様に、ビデオ信号に基づく投写画像を鮮明にできるとともに、光変調装置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を十分に確保できる。また、コンピュータからのＲＧＢ信号にも対応でき、画像情報に応じた投写画像の色味の簡易な切り替えが可能となる。
【００２７】
ここで、前記投写光学系は、あおり投写に用いられ、前記光学フィルタは、あおり方向側端縁が投写方向側に傾斜していることが好ましい。
この場合には、あおり投写の場合では光変調装置に対して投写光学系があおり方向にずれているため、光変調装置の透過面に対して光学フィルタのあおり方向側端縁を投写方向に前傾させた場合には、画像形成領域へ反射光が戻らないようにする角度を最小とすることができ、光学フィルタの調整が容易である。
【００２９】
本発明に係るプロジェクタは、前記光学装置を備えることを特徴とし、前述の光学装置と同様の効果を奏することができる。
【００３０】
本発明に係るフィルタは、前述した光学装置を構成するサブコンビネーションとしてのフィルタとしても成立し、前述の光学フィルタおよび保持部材と同様の効果を奏することができる。
【００３１】
【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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。また、図１，２では図示しないが、投写レンズ４６先端には、後述するフィルタ５３０が取り付けられる（図１１参照）。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
〔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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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反射型光学フィルタ５００とを備える。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
〔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。
【００６４】
〔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。
【００６５】
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。
【００６６】
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
【００６７】
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。
【００６８】
〔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、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、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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、投写方向つまり図８中の左方向に角度θだけ前傾している。つまり、液晶パネル４４１の透過面に対して、反射型光学フィルタ５００の面が角度θだけ前傾していることになる。なお、角度θは、通常は４°程度である。これにより液晶パネル４４１の画像形成領域に反射光が戻らないようになっている。
【００７１】
図１１は、フィルタ５３０を示す斜視図である。図１２は、フィルタ５３０を示す断面図である。
以上の光学フィルタ５００は、フィルタ５３０に取り付けられて用いられる。具体的には、フィルタ５３０は、円板状に加工された光学フィルタ５００と、この光学フィルタ５００の外周部を保持する円筒状の保持部材５３１とを備えている。この保持部材５３１は、光学フィルタ５００を軸方向に直交する面に対して角度θだけ前傾した状態で保持するものであり、投写レンズ４６の光束射出側である先端に嵌め込まれるようになっている。また、保持部材５３１の投写レンズ４６側端部には係合部としての切欠き５３２が形成されている。
フィルタ５３０を投写レンズ４６先端に取り付けると、保持部材５３１の軸と投写レンズ４６の光軸とが一致し、光学フィルタ５００は、投写レンズ４６の光軸に対して所定角度で傾斜した状態、つまり液晶パネル４４１の透過面に対して角度θだけ前傾した状態となる。この際、切欠き５３２に投写レンズ４６のレバー４６Ａを挿入することにより、切欠き５３２とレバー４６Ａとが係合し、フィルタ５３０のあおり方向に対する向きが固定される。なお、投写レンズ４６の焦点を調整するために、レバー４６Ａを図１１中左右方向に多少移動しても、フィルタ５３０の向きは略一定に保たれることになる。
【００７２】
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を行う構成としてもよい。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。
【００７３】
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、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。
【００７４】
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。
【００７５】
この後、反射型の光学フィルタ５００において、投写レンズ４６から投写された光束は、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で反射された反射光は、一部が投写レンズ４６内に戻されるが、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。
【００７６】
〔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。
【００７７】
(２)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。
【００７８】
(３)反射型の光学フィルタ５００での反射光が液晶パネル４４１の画像形成領域に戻らないように、反射型の光学フィルタ５００を光軸に対して所定の角度だけ傾斜させたので、光学フィルタ５００での反射光に基づく投写画像でのゴーストの発生を確実に防止できる。
【００７９】
(４)前述した傾斜として、光学フィルタ５００のあおり方向側の端部を投写方向に傾斜（前傾）させたので、液晶パネル４４１に対して投写レンズ４６があおり方向にずれているため、液晶パネル４４１の透過面に対する反射型の光学フィルタ５００の傾斜角度を最も小さくすることができる。このため、反射型の光学フィルタ５００の姿勢調整を容易に実現できる。
【００８０】
(５)フィルタ５３０を光学フィルタ５００と保持部材５３１とで構成したので、このフィルタ５３０を投写レンズ４６先端に嵌め込み、切欠き５３１に投写レンズ４６のレバー４６Ａを挿入するだけで、光学フィルタ５００を、容易に、あおり方向側の端部が液晶パネル４４１に対して投写方向に傾斜した姿勢とすることができる。
【００８１】
[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、説明を省略または簡略する。
【００８２】
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、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。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。
【００８３】
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
本第２実施形態においても、前記第１実施形態の(１)〜(５)と同様の効果を奏することができる。
【００８４】
[第３実施形態]
本発明の第３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、第１実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
図１３は、反射型の光学フィルタ５０１の層構成を示す断面図である。
図１３に示すように、反射型光学フィルタ６００は、前記ガラス基板５１０と、このガラス基板５１０の表面に対して、蒸着等により、高屈折率層５２１および低屈折率層５２２が交互に１２層に積層された光学変換膜としての多層膜６１０とを備える。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。
【００８５】
多層膜６１０において、高屈折率層５２１は、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）から構成され、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６１０は、ガラス基板５１０側の第１層から第１２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＝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。
【００８６】
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
【００８７】
図１４は、反射型の光学フィルタ６００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６００から射出された合成光は、図１４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。
また、この反射型の光学フィルタ６００は、図１０と同様に前傾した状態で配置されている。本第３実施形態においても、前記第１実施形態の(１)〜(５)と同様の効果を奏することができる。
【００８８】
[第４実施形態]
本発明の第４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、光学フィルタの構成が相違し、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、第１実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
図１５は、本実施形態に係るプロジェクタ１Ａにおいて、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、吸収型の光学フィルタ７００との配置を示す模式図である。
【００８９】
図１５に示すように、プロジェクタ１Ａには、前記第１実施形態の反射型光学フィルタの替わりに、吸収型の光学フィルタ７００が配置されている。この吸収型の光学フィルタ７００は、ガラス基板の内部に添加剤である吸収剤が添加されて構成されたものであり、入射光束のうち、５００ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯の光束を３０％以上吸収するものである。また、吸収型の光学フィルタ７００は、前記第１実施形態の反射型光学フィルタのように傾斜した配置とはなっていない。
【００９０】
〔７．第４実施形態の効果〕
第４実施形態によれば、前記第１実施形態の(１)、(２)および(５)に加えて、下記のような効果を奏することができる。
(６)プロジェクタ１Ａに吸収型の光学フィルタ７００を用いたので、入射光の入射角度には影響されないから、入射光における入射角度の違いによる色むらの発生を確実に防止できる。
【００９１】
(７)反射型の光学フィルタを用いた場合とは異なり、反射光の戻り光によって投写画像上にゴーストが発生する等の不具合が生じない。また、光学フィルタを傾ける必要もなく、構造を簡素化できる。
【００９３】
また、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方向に傾斜させるようにしたが、下端部を投写方向に傾斜させたり、左右側の端部を投写方向に傾斜させたりすることができ、傾斜の方向は特に限定されない。
さらに、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。
【００９４】
【発明の効果】
本発明によれば、反射型の光学フィルタにより、一般に緑色光とされる波長５００ｎｍ〜５７０ｎｍの入射光のうちの３０％以上を反射するので、この反射型の光学フィルタを透過した光束による画像では、前記波長帯の緑色成分が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という効果がある。
この際、光変調装置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を確保できるという効果もある。
【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、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。
【図１１】前記プロジェクタのフィルタを示す斜視図である。
【図１２】前記プロジェクタのフィルタを示す断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る反射型の光学フィルタの層構成を示す断面図である。
【図１４】第３実施形態の前記反射型の光学フィルタの透過率特性を示す図である。
【図１５】本発明の第４実施形態において、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、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】
１，２プロジェクタ（光学機器）
４４光学装置
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）
５００，５０１，６００反射型の光学フィルタ
５００Ａ端部（あおり方向側端縁）
５１０ガラス基板（基板）
５２０，６１０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）
５３０フィルタ
５３１保持部材
７００吸収型の光学フィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
 The present invention relates to an optical device, a projector including the optical device, and a filter used in the optical device.
[0002]
[Background]
Conventionally, projectors have been used in fields such as presentations and home theaters. As such a projector, for example, for the purpose of improving image quality, a color separation optical device that separates a light beam emitted from a light source into a plurality of color lights, and each of the separated color lights is modulated according to image information. Three light modulators such as a liquid crystal panel, a color synthesizing optical device such as a prism that synthesizes and emits the color light modulated by these light modulators, and a projection optical system for enlarging and projecting the synthesized color light There is something with.
[0003]
Since such a projector is used by being placed on a desk or table, it performs so-called “tilting projection” in which the projection area is shifted slightly above the optical axis of the projection optical system for easy observation. It is configured. This “tilting projection” can be realized by shifting the central axis of the light beam exit end face of the color synthesis optical device to the lower side opposite to the tilting direction with respect to the optical axis of the projection optical system.
[0004]
In addition, when a conventional projector is used as a data projector for projecting an image based on an RGB signal output from a computer, the light source has a green wavelength for the purpose of imparting sufficient brightness to the projected image. Those having a strong luminance spectrum in the band (500 nm to 570 nm) are used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an image based on a video signal (composite signal or component signal) is projected using a projector having such a light source, the green wavelength band appears strongly, and thus, for example, the projected image is white. There was a problem that the part became greenish white. Therefore, conventionally, correction is performed to reduce the green wavelength band (500 nm to 570 nm) to about 70% by adjusting the level of the video signal supplied to the liquid crystal panel in an electric circuit manner. However, in this case, there is a problem that the dynamic range of the video signal is lowered and the contrast of the projected image is reduced by nearly 30%.
[0006]
In order to solve the above problems, a configuration is known in which a notch filter for removing a predetermined spectrum is detachably disposed in an optical path from a light source (see, for example, Patent Document 1). However, this Patent Document 1 does not disclose a specific configuration of the notch filter, and in reality, there is a problem that a reduction in contrast cannot be prevented.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-249098
[0008]
 An object of the present invention is to provide an optical device capable of preventing a decrease in contrast and producing a clear image in a projected image based on a video signal, a projector including the optical device, and a filter used in the optical device. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
 An optical device according to the present invention modulates a light beam emitted from a light source according to image information to form an optical image, and enlarges and projects the optical image formed by the light modulation device. An optical device including a projection optical system, and a stage subsequent to the optical path of the light modulation deviceReflects 30% or more of the incident light beam having a wavelength of 500 nm to 570 nm.An optical filter is disposed, and the optical filter is formed on a substrate and a light incident surface of the substrate,Of tantalum pentoxide and silicon dioxideAn optical conversion film in which thin films are alternately laminated,The thickness of the optical conversion film is such that the refractive index of the tantalum pentoxide is n with respect to the design wavelength λ (nm) of the reflected light of the incident light flux. ₁ , The refractive index of the silicon dioxide is n ₂ As 0.66λn ₁ /0.08λn ₂ /0.79λn ₁ /0.12λn ₂ /0.76λn ₁ /0.32λn ₂ /0.62λn ₁ /0.60λn ₂ , Is set to an eight-layer configuration,At the tip of the projection optical system on the light beam exit side, an operation lever for performing a focus operation of the projection optical system is provided, and the optical filter isIn a state where it is inclined by a predetermined angle with respect to a plane perpendicular to the axial directionHoldCylindricalA holding member is attached, and the holding member has an engaging portion with which the operation lever is engaged.At the projection optical system side endProvidedHaveIt is characterized by that.
[0010]
Here, examples of the image information include a video signal and an RGB signal from a computer. Furthermore, a light source having a strong spectrum with a wavelength of 500 nm to 570 nm, such as a metal halide lamp, can be used as the light source.
[0011]
The two types of thin films with different refractive indexes constituting the optical conversion film can be considered as a high refractive index film and a low refractive index film. As a material for the high refractive index film, tantalum pentoxide (Ta2O5) or zirconium dioxide is used. (ZrO2), titanium dioxide (TiO2) and the like. Examples of the material for the low refractive index film include silicon dioxide (SiO2). The thin film configuration of the optical conversion film can be adjusted by changing the thickness and material of each thin film so as to reflect 30% or more of the incident light beam having a wavelength of 500 nm to 570 nm.
[0012]
 According to the present invention, 30% of an incident light beam having a wavelength of 500 nm to 570 nm, which is generally green light, is provided by providing an optical conversion film in which two types of thin films having different refractive indexes constituting an optical filter are alternately stacked. The above can be adjusted to reflect. For this reason, in the image by the light flux that has passed through the optical filter, the green component in the wavelength band is reduced by about 30%, and the projected image based on the video signal can be made clear. In particular, in white, it is possible to project a clear white rather than a greenish white. In this case, since it is not necessary to reduce the dynamic range of the video signal supplied to the light modulation device of the optical device, a sufficient contrast of the projected image can be ensured.
 In addition, by inserting and removing such an optical filter on the optical path, it is possible to cope with RGB signals input from a computer, and it is possible to easily switch the color of the projected image according to the supplied image information.
 Here, when the transmission surface of the light modulation device and the surface of the optical filter are substantially parallel, the image light emitted from the light modulation device and enlarged by the projection optical system is reflected by the optical filter, and then the light is transmitted. In some cases, the light is reflected on the light beam exit side of the modulation device, and is projected again on the screen or the like through the projection optical system and the optical filter. In this case, it may appear as a ghost on the projected image.
 However, according to the present invention, since the optical filter is inclined with respect to the optical axis, the light emitted from the projection optical system and reflected by the optical filter does not return to the image forming area of the light modulation device. , It is possible to prevent the occurrence of ghost in the projected image.
 The direction in which the optical filter is inclined may be any direction such as the left-right direction and the up-down direction, and is not particularly limited. In short, any angle may be used as long as the reflected light from the optical filter does not return to the image forming area of the light modulation device.
 Furthermore, according to the present invention, the optical filter can be easily tilted by simply attaching the holding member to the light emission side of the projection optical system and engaging the engaging portion with the operation lever of the projection optical system. it can.
[0013]
In the above optical filter, one of the two types of thin films can be made of tantalum pentoxide, and the other thin film can be made of silicon dioxide.
At this time, in this optical filter, the refractive index of tantalum pentoxide is set to n with respect to the design wavelength λ (nm) of the reflected light of the incident light flux.₁, The refractive index of silicon dioxide is n₂The thickness of the optical conversion film is 0.66λn₁/0.08λn₂/0.79λn₁/0.12λn₂/0.76λn₁/0.32λn₂/0.62λn₁/0.60λn₂The configuration set in the eight-layer configuration can be adopted.
[0014]
In the optical filter, the refractive index of tantalum pentoxide is set to n with respect to the design wavelength λ (nm) of the reflected light of the incident light flux.₁, The refractive index of silicon dioxide is n₂The thickness of the optical conversion film is 0.48λn₁/0.58λn₂/0.13λn₁/0.10λn₂/0.82λn₁/0.40λn₂/0.09λn₁/0.24λn₂/0.88λn₁/0.12λn₂/0.07λn₁/0.34λn₂The configuration set in the 12-layer configuration can also be adopted.
[0015]
Here, the design wavelength λ can be set to 540 nm, for example. The refractive index n of tantalum pentoxide₁2.10, silicon dioxide refractive index n₂As 1.46.
[0016]
By setting the film thickness and configuration as described above, it is possible to reflect 30% or more of green light in a wavelength band of 500 nm to 570 nm among incident light. Therefore, as in the case described above, the projected image based on the video signal can be sharpened, and the dynamic range of the video signal supplied to the light modulation device does not need to be reduced, so that the contrast of the projected image is sufficiently secured. it can.
In addition, by inserting and removing the optical filter with respect to the optical path, it is possible to cope with RGB signals from the computer, and it is possible to easily switch the color of the projected image according to the image information.
[0017]
In the optical filter, one of the two types of thin films can be made of zirconium dioxide, and the other thin film can be made of silicon dioxide. At this time, in this optical filter, the refractive index of zirconium dioxide is set to n with respect to the design wavelength λ (nm) of the reflected light of the incident light flux._Three, The refractive index of silicon dioxide is n₂The thickness of the optical conversion film is 0.66λn_Three/0.08λn₂/0.79λn_Three/0.12λn₂/0.76λn_Three/0.32λn₂/0.62λn_Three/0.60λn₂The configuration can be set to an eight-layer configuration.
[0018]
With such a film thickness and configuration, the projected image based on the video signal can be sharpened and the dynamic range of the video signal supplied to the light modulation device does not need to be reduced as described above. Sufficient contrast can be secured. In addition, RGB signals from a computer can be handled, and the color of a projected image can be easily switched according to image information.
[0027]
Here, it is preferable that the projection optical system is used for tilt projection, and the edge of the tilt direction side of the optical filter is inclined toward the projection direction.
In this case, in the case of tilt projection, since the projection optical system is shifted in the tilt direction with respect to the light modulation device, the tilt direction side edge of the optical filter is moved forward in the projection direction with respect to the transmission surface of the light modulation device. When tilted, the angle at which the reflected light does not return to the image forming area can be minimized, and the optical filter can be easily adjusted.
[0029]
 The projector according to the present invention includes the optical device, and can achieve the same effects as the above-described optical device.
[0030]
 The filter according to the present invention is:It is also established as a filter as a sub-combination constituting the optical device described above,The same effects as those of the optical filter and the holding member described above can be obtained.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First embodiment]
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
[1. (Main projector configuration)
FIG. 1 is a perspective view of a projector 1 as an optical apparatus according to the first embodiment of the present invention viewed from above. FIG. 2 is a perspective view of the projector 1 as viewed from below.
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the projector 1 includes a substantially rectangular parallelepiped outer case 2 formed by injection molding. The exterior case 2 is a synthetic resin housing that houses the main body of the projector 1, and includes an upper case 21 and a lower case 22, and these cases 21 and 22 are configured to be detachable from each other. Yes.
[0032]
As shown in FIGS. 1 and 2, the upper case 21 includes an upper surface portion 21 A, a side surface portion 21 B, a front surface portion 21 C, and a back surface portion 21 D that respectively configure the upper surface, side surface, front surface, and back surface of the projector 1. .
Similarly, as shown in FIGS. 1 and 2, the lower case 22 also includes a lower surface portion 22A, a side surface portion 22B, a front surface portion 22C, and a rear surface portion 22D that respectively constitute the lower surface, side surface, front surface, and rear surface of the projector 1. Consists of.
[0033]
Accordingly, as shown in FIGS. 1 and 2, in the rectangular parallelepiped outer case 2, the side portions 21 B and 22 B of the upper case 21 and the lower case 22 are continuously connected to each other to form the side portion 210 of the rectangular parallelepiped. In addition, the front portion 220 is formed by connecting the front portions 21C and 22C, the back portion 230 is formed by connecting the back portions 21D and 22D, the upper surface portion 240 is formed by the upper surface portion 21A, and the lower surface portion 250 is formed by the lower surface portion 22A. The
[0034]
As shown in FIG. 1, an operation panel 23 is provided on the front side of the upper surface portion 240, and a speaker hole 240 A for sound output is formed in the vicinity of the operation panel 23.
[0035]
The right side surface portion 210 as viewed from the front is provided with an opening 211 that straddles the two side surface portions 21B and 22B. Here, a main board 51 and an interface board 52, which will be described later, are provided in the exterior case 2, and a connecting portion 51B mounted on the main board 51 via an interface panel 53 attached to the opening 211. And the connection part 52A mounted on the interface board 52 is exposed to the outside. In these connection portions 51B and 52A, an external electronic device or the like is connected to the projector 1.
[0036]
In the front portion 220, a circular opening 221 is formed in the vicinity of the operation panel 23 on the right side when viewed from the front, straddling the two front portions 21C and 22C. A projection lens 46 as a projection optical system is disposed inside the outer case 2 so as to correspond to the opening 221. At this time, the front end portion of the projection lens 46 is exposed to the outside through the opening 221, and the focus operation of the projection lens 46 can be manually performed via a lever 46A which is a part of the exposed portion. Although not shown in FIGS. 1 and 2, a filter 530 described later is attached to the tip of the projection lens 46 (see FIG. 11).
[0037]
An exhaust port 222 is formed in the front portion 220 at a position opposite to the opening 221. A safety cover 222A is formed at the exhaust port 222.
[0038]
As shown in FIG. 2, a rectangular opening 231 is formed on the right side when viewed from the back surface of the back surface portion 230, and the inlet connector 24 is exposed from the opening 231.
[0039]
In the lower surface portion 250, a rectangular opening 251 is formed at the center position on the right end side when viewed from below. A lamp cover 25 that covers the opening 251 is detachably provided in the opening 251. By removing the lamp cover 25, a light source lamp (not shown) can be easily replaced.
[0040]
Further, in the lower surface portion 250, a rectangular surface 252 that is recessed inward by one step is formed at the corner on the left side when viewed from below. The rectangular surface 252 is formed with an intake port 252A for sucking cooling air from the outside. The rectangular surface 252 is detachably provided with an inlet cover 26 that covers the rectangular surface 252. The air inlet cover 26 has an opening 26A corresponding to the air inlet 252A. An air optical filter (not shown) is provided in the opening 26A to prevent dust from entering the inside.
[0041]
Further, in the lower surface portion 250, a rear leg 2R constituting a leg portion of the projector 1 is formed at a substantially central position on the rear side. Also, front legs 2F that constitute the legs of the projector 1 are respectively provided at the left and right corners on the front side of the lower surface 22A. That is, the projector 1 is supported at three points by the rear leg 2R and the two front legs 2F.
Each of the two front legs 2F is configured to be able to advance and retreat in the vertical direction, and the position of the projected image can be adjusted by adjusting the tilt (posture) of the projector 1 in the front-rear direction and the left-right direction.
[0042]
As shown in FIGS. 1 and 2, a rectangular parallelepiped recess 253 is formed at a substantially central position on the front side of the outer case 2 so as to straddle the lower surface portion 250 and the front surface portion 220. The recess 253 is provided with a cover member 27 that is slidable in the front-rear direction and covers the lower side and the front side of the recess 253. The cover member 27 accommodates a remote controller (remote controller) (not shown) for performing remote operation of the projector 1 in the recess 253.
[0043]
Here, FIGS. 3 and 4 are perspective views showing the inside of the projector 1. Specifically, FIG. 3 is a diagram in which the upper case 21 of the projector 1 is removed from the state of FIG. FIG. 4 is a diagram in which the control board 5 is removed from the state of FIG.
[0044]
As shown in FIGS. 3 and 4, the exterior case 2 is arranged along the back surface and extends in the left-right direction, and is optically in a substantially L shape in plan view disposed in front of the power supply unit 3. An optical unit 4 as a system and a control board 5 as a control unit disposed above and on the right side of these units 3 and 4 are provided. The main body of the projector 1 is constituted by these devices 3 to 5.
[0045]
The power supply unit 3 includes a power supply 31 and a lamp driving circuit (ballast) (not shown) disposed below the power supply 31.
The power supply 31 supplies power supplied from outside through a power cable (not shown) connected to the inlet connector to the lamp driving circuit, the control board 5 and the like.
The lamp driving circuit supplies electric power supplied from a power source 31 to a light source lamp (not shown in FIGS. 3 and 4) constituting the optical unit 4, and is electrically connected to the light source lamp. Such a lamp driving circuit can be configured by wiring to a substrate, for example.
[0046]
The power supply 31 and the lamp drive circuit are arranged substantially vertically in parallel, and these occupied spaces extend in the left-right direction on the back side of the projector 1.
Further, the power supply 31 and the lamp driving circuit are covered with a shield member 31A made of metal such as aluminum that is open on the left and right sides.
In addition to the function as a duct for inducing cooling air, the shield member 31A has a function to prevent electromagnetic noise generated in the power source 31 and the lamp driving circuit from leaking to the outside.
[0047]
As shown in FIG. 3, the control board 5 is arranged so as to cover the upper side of the units 3 and 4, and includes a main board 51 including a CPU, a connection part 51B and the like, and a lower part of the main board 51 and a connection part 52A. And an interface board 52.
In the control board 5, the CPU or the like of the main board 51 controls a liquid crystal panel constituting an optical device to be described later in accordance with image information input via the connection portions 51B and 52A. The main substrate 51 is covered with a metal shield member 51A.
[0048]
[2. Detailed configuration of the optical unit)
Here, FIG. 5 is an exploded perspective view showing the optical unit 4. FIG. 6 is a diagram schematically showing the optical unit 4.
As shown in FIG. 6, the optical unit 4 optically processes a light beam emitted from a light source lamp 416 constituting the light source device 411 to form an optical image corresponding to image information, and enlarges the optical image. And an integrator illumination optical system 41, a color separation optical system 42, a relay optical system 43, an optical device main body 44, a projection lens 46 as a projection optical system, and these optical components 41 to 44. , 46 and a synthetic resin light guide 47 (FIG. 5). The optical device main body 44 and the projection lens 46 constitute the optical device described in the claims.
[0049]
The integrator illumination optical system 41 illuminates almost uniformly the image forming areas of the three liquid crystal panels 441 constituting the optical device main body 44 (respectively, the liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B for red, green, and blue color lights). And includes a light source device 411, a first lens array 412, a second lens array 413, a polarization conversion element 414, and a superimposing lens 415.
[0050]
The light source device 411 includes a light source lamp 416 as a radiation light source and a reflector 417. A radial light beam emitted from the light source lamp 416 is reflected by the reflector 417 to be a parallel light beam, and the parallel light beam is emitted to the outside. . A metal halide lamp is used as the light source lamp 416. In addition to the high-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a halogen lamp, or the like can be used. Further, the reflector 417 employs a parabolic mirror. Instead of the parabolic mirror, a combination of a collimating concave lens and an elliptical mirror may be employed. The light source lamp 416 will be described in detail later.
[0051]
The first lens array 412 has a configuration in which small lenses having a substantially rectangular outline when viewed from the optical axis direction are arranged in a matrix. Each small lens splits the light beam emitted from the light source lamp 416 into a plurality of partial light beams. The contour shape of each small lens is set so as to be almost similar to the shape of the image forming area of the liquid crystal panel 441. For example, if the aspect ratio (ratio of horizontal and vertical dimensions) of the image forming area of the liquid crystal panel 441 is 4: 3, the aspect ratio of each small lens is also set to 4: 3.
[0052]
The second lens array 413 has substantially the same configuration as the first lens array 412, and has a configuration in which small lenses are arranged in a matrix. The second lens array 413 has a function of forming an image of each small lens of the first lens array 412 on the liquid crystal panel 441 together with the superimposing lens 415.
[0053]
The polarization conversion element 414 is disposed between the second lens array 413 and the superimposing lens 415. Such a polarization conversion element 414 converts the light from the second lens array 413 into a single type of polarized light, thereby improving the light use efficiency in the optical device main body 44.
[0054]
Specifically, each partial light converted into one type of polarized light by the polarization conversion element 414 is finally superimposed on the liquid crystal panel 441 of the optical device main body 44 by the superimposing lens 415. In the projector 1 using the liquid crystal panel 441 of the type that modulates polarized light, only one type of polarized light can be used, and therefore approximately half of the luminous flux from the light source lamp 416 that emits other types of randomly polarized light is not used. For this reason, by using the polarization conversion element 414, all the light beams emitted from the light source lamp 416 are converted into one kind of polarized light, and the light use efficiency in the optical device body 44 is enhanced. Such a polarization conversion element 414 is introduced in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304739.
[0055]
The color separation optical system 42 includes two dichroic mirrors 421 and 422 and a reflection mirror 423, and a plurality of partial light beams emitted from the integrator illumination optical system 41 by the dichroic mirrors 421 and 422 are red (R) and green. (G) and blue (B) have a function of separating into three color lights.
[0056]
The relay optical system 43 includes an incident side lens 431, a relay lens 433, and reflection mirrors 432 and 434, and has a function of guiding red light, which is color light separated by the color separation optical system 42, to the liquid crystal panel 441R. ing.
[0057]
At this time, the dichroic mirror 421 of the color separation optical system 42 transmits the red light component and the green light component and reflects the blue light component of the light beam emitted from the integrator illumination optical system 41. The blue light reflected by the dichroic mirror 421 is reflected by the reflection mirror 423, passes through the field lens 418, and reaches the blue liquid crystal panel 441B. The field lens 418 converts each partial light beam emitted from the second lens array 413 into a light beam parallel to the central axis (principal light beam). The same applies to the field lens 418 provided on the light incident side of the other liquid crystal panels 441G and 441R.
[0058]
Of the red light and green light transmitted through the dichroic mirror 421, the green light is reflected by the dichroic mirror 422, passes through the field lens 418, and reaches the liquid crystal panel 441G for green. On the other hand, the red light passes through the dichroic mirror 422, passes through the relay optical system 43, passes through the field lens 418, and reaches the liquid crystal panel 441R for red light.
The relay optical system 43 is used for red light because the optical path length of the red light is longer than the optical path lengths of the other color lights, thereby preventing a decrease in light use efficiency due to light diffusion or the like. Because. That is, this is to transmit the partial light beam incident on the incident side lens 431 to the field lens 418 as it is. The relay optical system 43 is configured to pass red light of the three color lights, but is not limited thereto, and may be configured to pass blue light, for example.
[0059]
The optical device main body 44 modulates an incident light beam according to image information to form a color image, and three incident-side polarizing plates 442 to which the respective color lights separated by the color separation optical system 42 are incident. Liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B as light modulation devices disposed at the subsequent stage of each incident-side polarizing plate 442, emission-side polarizing plates 443 disposed at the subsequent stages of the respective liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B, and colors A cross dichroic prism 444 as a synthesizing optical device, and a reflection type optical filter 500 disposed downstream of the optical path of the projection lens 46 are provided.
[0060]
The liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B use, for example, polysilicon TFTs as switching elements.
In the optical device main body 44, each color light separated by the color separation optical system 42 is modulated according to image information by the three liquid crystal panels 441R, 441G, 441B, the incident side polarizing plate 442, and the emission side polarizing plate 443. To form an optical image.
[0061]
The incident side polarizing plate 442 transmits only polarized light in a certain direction out of each color light separated by the color separation optical system 42 and absorbs other light beams. A polarizing film is attached to a substrate such as sapphire glass. It has been done. Further, the polarizing film may be attached to the field lens 418 without using the substrate.
The exit-side polarizing plate 443 is configured in substantially the same manner as the incident-side polarizing plate 442, and transmits only polarized light in a predetermined direction out of the light beams emitted from the liquid crystal panel 441 (441R, 441G, 441B), and transmits the other light beams. Absorb. Further, the polarizing film may be attached to the cross dichroic prism 444 without using the substrate.
The incident side polarizing plate 442 and the exit side polarizing plate 443 are set so that the directions of the polarization axes thereof are orthogonal to each other.
[0062]
The cross dichroic prism 444 emits from the exit-side polarizing plate 443, and forms a color image by combining optical images modulated for each color light.
The cross dichroic prism 444 is provided with a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light in a substantially X shape along the interface of four right-angle prisms. Three color lights are synthesized by the multilayer film.
[0063]
[3. (Spectrum characteristics of light source lamp)
FIG. 7 is a diagram showing the spectral characteristics of the light source lamp 416.
As shown in FIG. 7, a spectrum peak showing blue light appears near a wavelength of 440 nm (500 nm to 570 nm), a spectrum peak showing green light appears near a wavelength of 550 nm (500 nm to 570 nm), and a red color appears near a wavelength of 580 nm. A spectrum peak indicating light appears. The intensity of red light is about 70% with respect to the intensity of green light. The intensity of blue light is about 90% with respect to the intensity of green light.
[0064]
[4. Configuration of reflective optical filter
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the layer structure of the reflective optical filter 500.
As shown in FIG. 8, a reflective optical filter 500 includes a glass substrate 510 made of blue plate glass or white plate glass, and two types of thin films having different refractive indexes on the surface of the glass substrate 510 by vapor deposition or the like. And a multilayer film 520 as an optical conversion film in which high refractive index layers 521 and low refractive index layers 522 are alternately stacked in eight layers. The eighth layer is located on the light incident side from the projection lens 46. Although not shown, an antireflection film is formed on the back surface of the glass substrate 510.
[0065]
The high refractive index layer 521 constituting the multilayer film 520 is made of tantalum pentoxide (Ta2O5). The low refractive index layer 522 is made of silicon dioxide (SiO2). The multilayer film 520 has the following thicknesses from the first layer to the eighth layer on the glass substrate 510 side. The design wavelength λ of reflected light is λ = 540 (nm). Refractive index n of tantalum pentoxide₁= 2.10. Also, the refractive index n of silicon dioxide₂= 1.46.
[0066]
First layer: thickness 0.66λn₁(1697) nm, tantalum pentoxide layer
Second layer: thickness 0.08λn₂(296) nm, silicon dioxide layer
Third layer: thickness 0.79λn₁(2031) nm, tantalum pentoxide layer
Fourth layer: thickness 0.12λn₂(444) nm, silicon dioxide layer
Fifth layer: thickness 0.76λn₁(1954) nm, tantalum pentoxide layer
Sixth layer: thickness 0.32λn₂(1184) nm, silicon dioxide layer
7th layer: thickness 0.62λn₁(1594) nm, tantalum pentoxide layer
Eighth layer: thickness 0.60λn₂(2219) nm, silicon dioxide layer
[0067]
FIG. 9 is a diagram illustrating the transmittance characteristics of the reflective optical filter 500.
Image light emitted from such a reflective optical filter 500 has transmittance characteristics as shown in FIG. That is, the transmittance of the light flux in the wavelength band of 500 nm to 570 nm is 70% or less. That is, 30% or more of the light flux in this wavelength band is reflected.
[0068]
[5. Arrangement of optical device and projection lens]
FIG. 10 is a schematic diagram showing the arrangement of the liquid crystal panel 441 (441G), the cross dichroic prism 444, the projection lens 46, and the reflective optical filter 500. In FIG. 10, the projection lens 46 is used for so-called “tilting projection”, and the center axis A of the light exit end face of the cross dichroic prism 444 is tilted with respect to the optical axis B of the projection lens 46 ( The upper side in FIG. 10 is shifted to the lower side opposite to the upper side.
Further, the incident light beam central axis A of the light beam incident end face of the cross dichroic prism 444 is arranged at a position shifted to the tilt direction side with respect to the incident light beam central axis C of the image forming area of the liquid crystal panel 441.
[0069]
The projection lens 46 includes a first group lens 461, a second group lens 462, a third group lens 463, and a fourth group lens 464 that are configured as four groups on the illumination optical axis of the optical path in the lens barrel 460 made of resin or the like. Prepare.
The first lens group 461 is a concave lens that is an aspheric lens for enlarging and projecting in the tilt direction. The second group lens 462 is a convex lens that adjusts the luminous flux. The third group lens 463 is a balsam lens in which a concave lens 463A and a convex lens 463B whose incident side is an aspherical lens are bonded together. The fourth group lens 464 is a convex lens that swallows image light.
[0070]
The reflection-type optical filter 500 has an end 500A on the side of the tilting direction projected with respect to an axis parallel to the transmission surface of the liquid crystal panel 441, that is, a vertical axis D perpendicular to the optical axis B of the projection lens 46. The direction is tilted forward by an angle θ in the left direction in FIG. That is, the surface of the reflective optical filter 500 is inclined forward by an angle θ with respect to the transmission surface of the liquid crystal panel 441. The angle θ is usually about 4 °. As a result, the reflected light does not return to the image forming area of the liquid crystal panel 441.
[0071]
FIG. 11 is a perspective view showing the filter 530. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the filter 530.
The above optical filter 500 is used by being attached to the filter 530. Specifically, the filter 530 includes an optical filter 500 processed into a disk shape and a cylindrical holding member 531 that holds the outer periphery of the optical filter 500. This holding member 531 holds the optical filter 500 in a state inclined forward by an angle θ with respect to a plane orthogonal to the axial direction, and is fitted into the tip of the projection lens 46 on the light beam exit side. Yes. Further, a notch 532 as an engaging portion is formed at the end of the holding member 531 on the projection lens 46 side.
When the filter 530 is attached to the tip of the projection lens 46, the axis of the holding member 531 coincides with the optical axis of the projection lens 46, and the optical filter 500 is inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the projection lens 46, that is, The liquid crystal panel 441 is inclined forward by an angle θ with respect to the transmission surface. At this time, by inserting the lever 46A of the projection lens 46 into the notch 532, the notch 532 and the lever 46A are engaged, and the orientation of the filter 530 with respect to the tilting direction is fixed. Even if the lever 46A is slightly moved in the left-right direction in FIG. 11 in order to adjust the focus of the projection lens 46, the direction of the filter 530 is kept substantially constant.
[0072]
In addition, the reflection type optical filter 500 is configured to switch whether or not the reflection type optical filter 500 is disposed in the subsequent stage of the optical path of the projection lens 46 based on an input signal input to the control board of the projector 1. Also good. This switching is automatically switched based on the input signal. However, the switching is not limited to this, and the switching can be performed when the image quality of the projection image is set, or the user can manually switch the switching. .
[0073]
In such a projector 1, the light beam emitted from the light source is modulated by the liquid crystal panel 441 according to the image information and formed as an optical image. The optical images are respectively incident and synthesized from the light beam incident end face of the cross dichroic prism 444. This combined light is emitted from the end surface on the light beam exit side and swallowed by the projection lens 46.
[0074]
Next, in the projection lens 46, the combined light emitted from the cross dichroic prism 444 enters the fourth group lens 464, and then the chromatic aberration is corrected by the third group lens 463, which is a balsam lens. After the adjustment, the first group lens 461 which is an aspheric lens is enlarged and projected in the tilt direction while correcting the distortion.
[0075]
Thereafter, in the reflective optical filter 500, the light flux projected from the projection lens 46 reflects 30% of the light flux in the wavelength band of 500 nm to 570 nm, and the remaining 70% light flux and the light flux in other wavelength bands. Is transparent as it is. A part of the reflected light reflected by the reflective optical filter 500 is returned into the projection lens 46 but is not incident on the image forming area of the liquid crystal panel 441. Of course, the portion of the reflected light that does not return to the projection lens 46 does not return to the liquid crystal panel 441.
[0076]
[6. Effects of the first embodiment]
According to this embodiment, the following effects can be achieved.
(1) Since at least 30% of incident light having a wavelength of 500 nm to 570 nm, which is generally green light, is reflected by the reflective optical filter 500, green is projected in a projected image by a light beam transmitted through the reflective optical filter 500. The component is reduced by about 30%, and the projected image based on the video signal can be made clear. In particular, in white, it is possible to project a pure white rather than a greenish white. At this time, since it is not necessary to reduce the dynamic range of the video signal supplied to the liquid crystal panel 441, the contrast of the projected image can be sufficiently ensured.
[0077]
(2) By taking the reflective optical filter 500 in and out of the optical path, it is possible to deal with RGB signals input from a computer. Therefore, the color of the projected image can be easily switched according to the supplied image information (video signal, RGB signal). Such switching may be automatic or manual.
[0078]
(3) Since the reflection type optical filter 500 is inclined by a predetermined angle with respect to the optical axis so that the reflected light from the reflection type optical filter 500 does not return to the image forming area of the liquid crystal panel 441, the optical filter Generation of a ghost in the projected image based on the reflected light at 500 can be reliably prevented.
[0079]
(4) Since the end of the optical filter 500 on the tilt direction side is tilted (forward tilt) in the projection direction as the tilt described above, the projection lens 46 is displaced in the tilt direction with respect to the liquid crystal panel 441. The inclination angle of the reflective optical filter 500 with respect to the transmission surface of the panel 441 can be minimized. Therefore, the posture adjustment of the reflective optical filter 500 can be easily realized.
[0080]
(5) Since the filter 530 includes the optical filter 500 and the holding member 531, the optical filter 500 can be formed simply by fitting the filter 530 into the tip of the projection lens 46 and inserting the lever 46 A of the projection lens 46 into the notch 531. It is easy to adopt a posture in which the end on the tilt direction side is inclined with respect to the liquid crystal panel 441 in the projection direction.
[0081]
[Second Embodiment]
The projector according to the second embodiment of the present invention is different from the projector 1 according to the first embodiment only in the configuration of the reflective optical filter, and the other configurations are substantially the same as those in the first embodiment. It is. Therefore, the description is omitted or simplified.
[0082]
Specifically, the reflective optical filter constituting the projector according to the second embodiment is different from the reflective optical filter 500 of the first embodiment in the material of the high refractive index layer 521. The high refractive index layer 521 is made of zirconium dioxide (ZrO2), and the material of the low refractive index layer 522 is the same. The design wavelength λ of reflected light is λ = 540 (nm). Refractive index n of zirconium dioxide_Three= 2.05. Also, the refractive index n of silicon dioxide₂= 1.46. Specifically, it is as follows. In the second embodiment, the antireflection film formed on the back surface of the glass substrate 510 of the first embodiment is not formed.
[0083]
First layer: thickness 0.66λn_Three(1739) nm, zirconium dioxide layer
Second layer: thickness 0.08λn₂(296) nm, silicon dioxide layer
Third layer: thickness 0.79λn_Three(2081) nm, zirconium dioxide layer
Fourth layer: thickness 0.12λn₂(444) nm, silicon dioxide layer
Fifth layer: thickness 0.76λn_Three(2002) nm, zirconium dioxide layer
Sixth layer: thickness 0.32λn₂(1184) nm, silicon dioxide layer
7th layer: thickness 0.62λn_Three(1633) nm, zirconium dioxide layer
Eighth layer: thickness 0.60λn₂(2219) nm, silicon dioxide layer
Also in the second embodiment, the same effects as (1) to (5) of the first embodiment can be obtained.
[0084]
[Third embodiment]
The projector according to the third embodiment of the present invention is different from the projector 1 according to the first embodiment only in the configuration of the reflective optical filter, and the other configurations are substantially the same as those in the first embodiment. It is. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent component as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted or simplified.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the layer structure of the reflective optical filter 501.
As shown in FIG. 13, the reflective optical filter 600 has 12 layers of high refractive index layers 521 and low refractive index layers 522 alternately by vapor deposition or the like on the glass substrate 510 and the surface of the glass substrate 510. And a multilayer film 610 as an optical conversion film laminated. Although not shown, an antireflection film is formed on the back surface of the glass substrate 510.
[0085]
In the multilayer film 610, the high refractive index layer 521 is made of tantalum pentoxide (Ta2O5), and the low refractive index layer 522 is made of silicon dioxide (SiO2). The multilayer film 610 is composed of the following thicknesses from the first layer to the twelfth layer on the glass substrate 510 side. The design wavelength λ of reflected light is λ = 500 (nm). Refractive index n of tantalum pentoxide₁= 2.10. Also, the refractive index n of silicon dioxide₂= 1.46.
[0086]
First layer: thickness 0.48λn₁(1143) nm, tantalum pentoxide layer
Second layer: thickness 0.58λn₂(1986) nm, silicon dioxide layer
Third layer: thickness 0.13λn₁(310) nm, tantalum pentoxide layer
Fourth layer: thickness 0.10λn₂(342) nm, silicon dioxide layer
Fifth layer: thickness 0.82λn₁(1952) nm, tantalum pentoxide layer
Sixth layer: thickness 0.40λn₂(1370) nm, silicon dioxide layer
7th layer: thickness 0.09λn₁(214) nm, tantalum pentoxide layer
Eighth layer: thickness 0.24λn₂(822) nm, silicon dioxide layer
Ninth layer: thickness 0.88λn₁(2095) nm, tantalum pentoxide layer
10th layer: thickness 0.12λn₂(411) nm, silicon dioxide layer
11th layer: thickness 0.07λn₁(167) nm, tantalum pentoxide layer
12th layer: thickness 0.34λn₂(1164) nm, silicon dioxide layer
[0087]
FIG. 14 is a diagram showing the transmittance characteristics of the reflective optical filter 600.
The combined light emitted from such a reflective optical filter 600 has a transmittance characteristic as shown in FIG. That is, the transmittance of the light flux in the wavelength band of 500 nm to 570 nm is 70% or less. That is, 30% or more of the light flux in this wavelength band is reflected.
In addition, the reflection type optical filter 600 is arranged in a forwardly inclined state as in FIG. In the third embodiment, the same effects as (1) to (5) of the first embodiment can be obtained.
[0088]
[Fourth embodiment]
The projector according to the fourth embodiment of the present invention is different from the projector 1 according to the first embodiment in the configuration of the optical filter, and the other configurations are substantially the same as those in the first embodiment. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent component as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted or simplified.
FIG. 15 is a schematic diagram showing an arrangement of the liquid crystal panel 441 (441G), the cross dichroic prism 444, the projection lens 46, and the absorption optical filter 700 in the projector 1A according to the present embodiment.
[0089]
As shown in FIG. 15, in the projector 1A, an absorptive optical filter 700 is disposed instead of the reflective optical filter of the first embodiment. This absorption optical filter 700 is configured by adding an absorbent as an additive to the inside of a glass substrate, and absorbs 30% or more of a light beam in a wavelength band of 500 nm to 570 nm out of incident light beams. Is. Further, the absorption type optical filter 700 is not arranged in an inclined manner like the reflection type optical filter of the first embodiment.
[0090]
[7. Effects of the fourth embodiment]
According to the fourth embodiment, in addition to (1), (2) and (5) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(6) Since the absorption type optical filter 700 is used in the projector 1A, it is not affected by the incident angle of the incident light, so that it is possible to reliably prevent the occurrence of color unevenness due to the difference in the incident angle of the incident light.
[0091]
(7) Unlike the case of using a reflective optical filter, there is no problem such as a ghost generated on the projected image due to the return light of the reflected light. Further, it is not necessary to tilt the optical filter, and the structure can be simplified.
[0093]
 In addition, the upper end, which is the end on the tilt direction side of the reflective optical filter, is inclined in the projection direction. However, the lower end is inclined in the projection direction, and the left and right ends are inclined in the projection direction. The direction of inclination is not particularly limited.
 Furthermore, although the optical device is incorporated in the projector, the present invention is not limited thereto, and may be incorporated in other optical devices.
[0094]
【The invention's effect】
According to the present invention, 30% or more of the incident light having a wavelength of 500 nm to 570 nm, which is generally green light, is reflected by the reflection type optical filter. Therefore, in the image by the light beam transmitted through the reflection type optical filter, The green component in the wavelength band is reduced by about 30%, and the projection image based on the video signal can be clearly displayed.
At this time, since it is not necessary to reduce the dynamic range of the video signal supplied to the light modulation device, there is an effect that the contrast of the projected image can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a projector according to a first embodiment of the present invention as viewed from above.
FIG. 2 is a perspective view of the projector as viewed from below.
3 is a perspective view showing a state in which an upper case is removed from the state shown in FIG. 1. FIG.
4 is a perspective view with a control board removed from the state shown in FIG. 3;
FIG. 5 is an exploded perspective view showing an optical unit of the projector.
FIG. 6 is a diagram schematically showing the optical unit.
FIG. 7 is a diagram showing spectral characteristics of a light source lamp of the projector.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a layer structure of a reflective optical filter of the projector.
FIG. 9 is a diagram showing a transmittance characteristic of a reflective optical filter of the projector.
FIG. 10 is a schematic diagram showing an arrangement of a liquid crystal panel, a cross dichroic prism, a projection lens, and the reflective optical filter of the projector.
FIG. 11 is a perspective view showing a filter of the projector.
FIG. 12 is a sectional view showing a filter of the projector.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a layer configuration of a reflective optical filter according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating a transmittance characteristic of the reflective optical filter according to the third embodiment.
FIG. 15 is a schematic diagram showing an arrangement of a liquid crystal panel of the projector, a cross dichroic prism, a projection lens, and the reflective optical filter in a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2 projector (optical equipment)
44 Optical devices
46 Projection lens (projection optical system)
416 Light source lamp (light source)
441 (441R, 441G, 441B) Liquid crystal panel (light modulation device)
500,501,600 Reflective optical filter
500A end (tilting direction side edge)
510 Glass substrate (substrate)
520,610 Multilayer film (optical conversion film)
521 High refractive index layer (one of two types of thin film)
522 Low refractive index layer (the other of the two types of thin film)
530 filter
531 Holding member
700 Absorption type optical filter

Claims

An optical device comprising: a light modulation device that modulates a light beam emitted from a light source according to image information to form an optical image; and a projection optical system that magnifies and projects the optical image formed by the light modulation device Because
An optical filter that reflects 30% or more of an incident light beam having a wavelength of 500 nm to 570 nm is disposed in the latter stage of the optical path of the light modulator.
The optical filter includes a substrate and an optical conversion film formed on the light beam incident surface of the substrate, in which thin films of tantalum pentoxide and silicon dioxide are alternately stacked,
The thickness of the optical conversion film is such that the refractive index of the tantalum pentoxide is n ₁ and the refractive index of the silicon dioxide is n ₂ with respect to the design wavelength λ (nm) of the reflected light of the incident light flux . _{_{_{_{0.66λn 1 /0.08λn 2 /0.79λn 1 /0.12λn 2}}}} /0.76λn 1 /0.32λn 2 /0.62λn 1 /0.60λn 2, is set to 8-layer structure,
An operation lever for performing a focusing operation of the projection optical system is provided at the tip of the projection optical system on the light beam exit side, and the optical filter is held at a predetermined angle with respect to a plane orthogonal to the axial direction. A cylindrical holding member is attached,
Wherein the holding member is an optical device engaging portion into which the operating lever is engaged, characterized in Tei Rukoto provided in the projection optical system side end.

An optical device comprising: a light modulation device that modulates a light beam emitted from a light source according to image information to form an optical image; and a projection optical system that magnifies and projects the optical image formed by the light modulation device Because
An optical filter that reflects 30% or more of an incident light beam having a wavelength of 500 nm to 570 nm is disposed in the latter stage of the optical path of the light modulator.
The optical filter includes a substrate and an optical conversion film formed on the light beam incident surface of the substrate, in which thin films of tantalum pentoxide and silicon dioxide are alternately stacked,
The thickness of the optical conversion film is such that the refractive index of the tantalum pentoxide is n ₁ and the refractive index of the silicon dioxide is n ₂ with respect to the design wavelength λ (nm) of the reflected light of the incident light flux . 0.48λn ₁ /0.58λn ₂ /0.13λn ₁ /0.10λn ₂ /0.82λn ₁ /0.40λn ₂ /0.09λn ₁ /0.24λn ₂ /0.88λn ₁ /0.12λn ₂ / 0.07λn ₁ /0.34λn ₂ , which is set to a 12-layer configuration,
An operation lever for performing a focusing operation of the projection optical system is provided at the tip of the projection optical system on the light beam exit side, and the optical filter is held at a predetermined angle with respect to a plane orthogonal to the axial direction. A cylindrical holding member is attached,
Wherein the holding member is an optical device engaging portion into which the operating lever is engaged, characterized in Tei Rukoto provided in the projection optical system side end.

An optical device comprising: a light modulation device that modulates a light beam emitted from a light source according to image information to form an optical image; and a projection optical system that magnifies and projects the optical image formed by the light modulation device Because
An optical filter that reflects 30% or more of an incident light beam having a wavelength of 500 nm to 570 nm is disposed in the latter stage of the optical path of the light modulator.
The optical filter includes a substrate, formed on the light incident surface of the substrate, and an optical conversion film formed by alternately laminating a thin film of zirconium dioxide and silicon dioxide,
The optical conversion film has a thickness of 0.66λn , where n _{3 is} the refractive index of zirconium dioxide and n ₂ is the refractive index of silicon dioxide with respect to the design wavelength λ (nm) of the reflected light of the incident light flux. _{3 /} 0.08λn ₂ /0.79λn ₃ /0.12λn ₂ /0.76λn ₃ /0.32λn ₂ /0.62λn ₃ /0.60λn ₂ ,
An operation lever for performing a focusing operation of the projection optical system is provided at the tip of the projection optical system on the light beam exit side, and the optical filter is held at a predetermined angle with respect to a plane orthogonal to the axial direction. A cylindrical holding member is attached,
Wherein the holding member is an optical device engaging portion into which the operating lever is engaged, characterized in Tei Rukoto provided in the projection optical system side end.

The optical device according to any one of claims 1 to 3 ,
The projection optical system is used for tilt projection,
The optical device is characterized in that a tilt direction side edge is inclined in a projection direction.

Projector, characterized in that it comprises an optical device according to any one of claims 1 to 4.

An optical device comprising: a light modulation device that modulates a light beam emitted from a light source according to image information to form an optical image; and a projection optical system that magnifies and projects the optical image formed by the light modulation device A filter used for
At the tip of the projection optical system on the light beam exit side, an operation lever for performing a focus operation of the projection optical system is provided,
The filter is
An optical filter that includes a substrate and an optical conversion film formed on the light beam incident surface of the substrate, in which thin films of tantalum pentoxide and silicon dioxide are alternately stacked, and reflects 30% or more of the incident light beam having a wavelength of 500 nm to 570 nm When,
A cylindrical holding member that is attached to the tip of the projection optical system on the light beam exit side and holds the optical filter in a state inclined by a predetermined angle with respect to a plane orthogonal to the axial direction ;
The thickness of the optical conversion film is such that the refractive index of the tantalum pentoxide is n ₁ and the refractive index of the silicon dioxide is n ₂ with respect to the design wavelength λ (nm) of the reflected light of the incident light flux . _{_{_{_{0.66λn 1 /0.08λn 2 /0.79λn 1 /0.12λn 2}}}} /0.76λn 1 /0.32λn 2 /0.62λn 1 /0.60λn 2, is set to 8-layer structure,
Wherein the holding member, the filter, characterized in that the engagement portion into which the operating lever is engaged is provided in the projection optical system side end.

An optical device comprising: a light modulation device that modulates a light beam emitted from a light source according to image information to form an optical image; and a projection optical system that magnifies and projects the optical image formed by the light modulation device A filter used for
At the tip of the projection optical system on the light beam exit side, an operation lever for performing a focus operation of the projection optical system is provided,
The filter is
An optical filter that includes a substrate and an optical conversion film formed on the light beam incident surface of the substrate, in which thin films of tantalum pentoxide and silicon dioxide are alternately stacked, and reflects 30% or more of the incident light beam having a wavelength of 500 nm to 570 nm When,
A cylindrical holding member that is attached to the tip of the projection optical system on the light beam exit side and holds the optical filter in a state inclined by a predetermined angle with respect to a plane orthogonal to the axial direction ;
The thickness of the optical conversion film is such that the refractive index of the tantalum pentoxide is n ₁ and the refractive index of the silicon dioxide is n ₂ with respect to the design wavelength λ (nm) of the reflected light of the incident light flux . 0.48λn ₁ /0.58λn ₂ /0.13λn ₁ /0.10λn ₂ /0.82λn ₁ /0.40λn ₂ /0.09λn ₁ /0.24λn ₂ /0.88λn ₁ /0.12λn ₂ / 0.07λn ₁ /0.34λn ₂ , which is set to a 12-layer configuration,
Wherein the holding member, the filter, characterized in that the engagement portion into which the operating lever is engaged is provided in the projection optical system side end.

An optical device comprising: a light modulation device that modulates a light beam emitted from a light source according to image information to form an optical image; and a projection optical system that magnifies and projects the optical image formed by the light modulation device A filter used for
At the tip of the projection optical system on the light beam exit side, an operation lever for performing a focus operation of the projection optical system is provided,
The filter is
An optical filter that includes a substrate and an optical conversion film that is formed on a light beam incident surface of the substrate and is formed by alternately laminating thin films of zirconium dioxide and silicon dioxide, and that reflects 30% or more of an incident light beam having a wavelength of 500 nm to 570 nm; ,
A cylindrical holding member that is attached to the tip of the projection optical system on the light beam exit side and holds the optical filter in a state inclined by a predetermined angle with respect to a plane orthogonal to the axial direction ;
The optical conversion film has a thickness of 0.66λn , where n _{3 is} the refractive index of zirconium dioxide and n ₂ is the refractive index of silicon dioxide with respect to the design wavelength λ (nm) of the reflected light of the incident light flux. _{3 /} 0.08λn ₂ /0.79λn ₃ /0.12λn ₂ /0.76λn ₃ /0.32λn ₂ /0.62λn ₃ /0.60λn ₂ ,
Wherein the holding member, the filter, characterized in that the engagement portion into which the operating lever is engaged is provided in the projection optical system side end.