JP2003329970A

JP2003329970A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JP2003329970A
Application number: JP2002135123A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Tanabe; 和紀田辺; Hideki Omae; 秀樹大前
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2003-11-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ミラーアレイ素子をライトバルブとして使用
する投写型表示装置において、装置の薄型化と光利用効
率向上による高輝度化を図ること。【解決手段】ミラーアレイ素子を照明する照明する照
明光を２枚の反射ミラーで折り曲げ全反射プリズムに入
射させ、かつ、全反射プリズム近傍の反射ミラーの反射
面を投写レンズ光軸に対し平行若しくは１０度以内の角
度で設置することで薄型化を可能にできる。また、２枚
の反射ミラー相互の角度設定により照明エリアをミラー
アレイ素子の画像エリアに精度良く位置合わせでき、光
利用効率向上による高輝度化が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光束を
情報に応じ任意に回動可能な多数の微小ミラーからなる
ミラーアレイ素子に照射し、そのミラーアレイ素子の反
射光からなる像を投写レンズにより装置外のスクリーン
に拡大投写する投写型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、投写型表示装置は、液晶パネル
や、ミラーアレイ素子をライトバルブとして使用したも
のが知られており、特にミラーアレイ素子を３枚利用し
たものは大型で高輝度の製品に限られていた。

【０００３】図５は従来のミラーアレイ素子を３枚利用
した投写型表示装置の構造を示しており、情報に応じ個
々の微小ミラーを任意に回動可能でライトバルブとして
使用する３枚のミラーアレイ素子１０１Ｒ、１０１Ｇ、
１０１Ｂと、それらミラーアレイ素子の像を装置外のス
クリーンに拡大投影する投写レンズ１０２と、光源とし
てのランプ１０３と、複数の光学素子を含み照明される
面の明るさを一様に照明する照明光学系１０６と、その
照明光学系１０６からの光束をミラーアレイ素子１０１
Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂ方向に反射し、ミラーアレイ素
子１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂからの反射光はそのま
ま透過するような角度に設定されたエアギャップを含む
全反射プリズム１０８と、照明光学系１０６からの光束
を反射し全反射プリズム１０８方向に折り返す反射ミラ
ー１０９と、全反射プリズム１０８からの光束を赤、
緑、青に色分離し、各ミラーアレイ素子１０１Ｒ、１０
１Ｇ、１０１Ｂ方向に導きかつ各ミラーアレイ素子１０
１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂからの反射光を再合成する色
分離合成プリズム１１１とから構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の投写型表示装
置においては、高輝度化とともに、セットサイズの小型
化、特に薄型化が要求されている、しかし、上記構成で
は投写レンズの光軸に対し照明光学系の光軸位置が上下
方向に大きく離れてしまい、装置の薄型化に不利であっ
た、また、照明光学系の光軸が投写レンズの光軸と平行
でない場合、照明光学系の照明エリアがミラーアレイ素
子の画像エリアに対し光軸を中心に回転する、それを補
正するために照明光学系の構造を複雑にしたり、また、
複雑な調整が必要になるなどという課題があった。

【０００５】本発明は、照明光学系から全反射プリズム
方向への折り返しミラーの配置とその角度の設定により
装置全体の薄型化と、照明光学系の光利用効率向上によ
る高輝度化を実現することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、多数の正方形の微小ミラーをその対角線
を軸に選択的に回動させることができ、それら微小ミラ
ーが平面状に配列されたミラーアレイ素子と、そのミラ
ーアレイ素子を一様に、かつ、一定の集光角度の光束で
照明する、光源と複数の光学素子を含む照明光学系と、
所定角度で入射する光束は前記ミラーアレイ素子方向に
全反射させ、かつ、そのミラーアレイ素子から反射した
光束はそのまま透過させる所定角度に設置されたエアギ
ャップを含む全反射プリズムと、前記ミラーアレイ素子
の像を拡大投影する投写レンズと、その全反射プリズム
の入射位置付近で、前記照明光学系からの光束を折り返
し前記全反射プリズム方向に反射させる反射面を有し、
その反射面が前記投写レンズの光軸に平行若しくは１０
度以内の角度で設置された反射ミラーとを備えたもので
ある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図４を用いて説明する。

【０００８】（実施の形態１）図１は本発明の投写型表
示装置の一実施例を示し、図１において情報に応じ個々
の微小ミラーを任意に回動可能でライトバルブとして使
用する３枚のミラーアレイ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂと、そ
れらミラーアレイ素子の像を装置外のスクリーンに拡大
投影する投写レンズ２と、光源としてのランプ３と、第
１レンズアレイ４、第２レンズアレイ５と、複数の光学
素子を含む照明する照明光学系６と、その照明光学系６
からの光束はミラーアレイ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ方向に
反射し、ミラーアレイ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂそれぞれか
らの反射光はそのまま透過する角度に設定されたエアギ
ャップ７を含む全反射プリズム８と、照明光学系５から
の光束を反射する第１反射ミラー９と、その第１反射ミ
ラー９で折り返された光束をさらに反射し全反射プリズ
ム８方向に折り返し、かつ、その反射面の法線が投写レ
ンズ２の光軸とのなす角度がほぼ直角になるよう設置さ
れた第２反射ミラー１０と、全反射プリズム８からの照
明光束をミラーアレイ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂにそれぞれ
を赤、緑、青の光に分解し、かつ、ミラーアレイ素子１
Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの反射光は再合成し全反射プリズム
８方向へ出射する色分離合成プリズム１１から構成され
ている。図２に代表してミラーアレイ素子１Ｇの構造を
示し、正方形の微小ミラー１２は、規則正しく表示画素
数分配列されており、その対角線上に設置された回動軸
１３を中心に任意の画素が約１０度程度回動できる。

【０００９】以上のように構成された投写型表示装置に
ついて、以下、その作用を述べる。

【００１０】ランプ３からの白色光は、第１レンズアレ
イ４、第２レンズアレイ５と複数の光学素子から構成さ
れる照明光学系６によりミラーアレイ素子１Ｒ、１Ｇ、
１Ｂの位置でミラーアレイ素子の微小ミラー１２の配列
された形状と一致し、かつ、その照明範囲内が一様に照
明された光束となり、第１反射ミラー９と第２反射ミラ
ー１０により反射、折り返され全反射プリズム８へ入射
し、全反射プリズム８内のエアギャップ７によりミラー
アレイ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの方向に反射する。このと
き、第１反射ミラー９と第２反射ミラー１０と、反射ミ
ラーとして２枚の構成をとっているために、これら２枚
の反射ミラーの向きを調整することで、ランプ３の光軸
と投写レンズ２の光軸を近接して配置することが可能と
なり、結果として装置を小型化することが出来る。さら
に上記２枚の反射ミラーの調整により、ランプ３からの
光束を全反射プリズム８へより正確に導くことが可能と
なる。

【００１１】その後色分離合成プリズム１１により赤、
緑、青色の光束に分離されミラーアレイ素子１Ｒ、１
Ｇ、１Ｂそれぞれに入射し、ミラーアレイ素子１Ｒ、１
Ｇ、１Ｂそれぞれの微小ミラー１２で反射し、再度色分
離合成プリズム１１に入射し分離されていた赤、緑、青
色の光束が再合成され全反射プリズム８へ入射する。

【００１２】エアギャップ７を通過する時、このエアギ
ャップ７に入射する角度により光束はそのまま直線的に
透過し、投写レンズ２の方向に出射する、このときミラ
ーアレイ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ内の微小ミラー１２は外
部からの情報により選択的に回動角度が異なり、微小ミ
ラー１２で反射する光はその回動角度により、投写レン
ズ２に入射する光線と入射しない光線とになり、結果、
ミラーアレイ素子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの合成された像を装
置外のスクリーンに拡大投影できる。

【００１３】図３は装置の投写レンズ光軸方向から見た
正面図であり、ここで示すように第２反射ミラー１０の
設置角度はその反射面を投写レンズ光軸に平行若しくは
１０度以内の角度で設置されており（言い換えれば、そ
の反射面の法線が投写レンズ光軸と直角の関係もしくは
直角から１０度以内の角度）、破線で示した従来の反射
ミラー１４と比較すれば、投写レンズ２の光軸方向での
投影面積が大幅に減少しているのがわかる。つまり、従
来と比べて装置高さを低くでき、製品の薄型化が可能に
なる。

【００１４】図４はミラーアレイ素子１Ｇの画像エリア
１４に対する照明エリア１５を示している。照明エリア
１５は第１反射ミラー９、第２反射ミラー１０のそれぞ
れの角度を最適に設置することで光軸に対する回転方向
である矢印Ａ方向、水平垂直方向である矢印Ｘ、Ｙ方向
に移動でき、その結果、画像エリア１４に対する照明エ
リア１５の「はみ出し」を最小限にできる。即ち、ラン
プ３からの光利用効率を向上でき、同じ光源を利用して
もより高輝度化が可能になる。

【００１５】なお、以上の説明ではライトバルブとして
ミラーアレイ素子を３枚利用する例を示したが、ミラー
アレイ素子を１枚、若しくは、２枚使用するタイプの製
品についても同様の効果が得られる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明は、装置の厚さを決
定する投写レンズの光軸から折り返しミラーまでの上下
方向の距離を最小限にでき装置の薄型化が可能になる、
また、照明光学系と全反射プリズム間の光束を２枚の反
射ミラーで折り返し反射させる構成とすることで、ミラ
ーアレイ素子の画像エリアに対し照明光による照明エリ
アをより精密に合わせこむことが可能となり、その結
果、光の利用効率が向上し、高輝度化が図れるという優
れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における投写型表示装置
の斜視図

【図２】同実施の形態１におけるミラーアレイ素子の構
造図

【図３】同実施の形態１における投写レンズ光軸方から
見た正面図

【図４】同実施の形態１におけるミラーアレイ素子の画
像エリアと照明エリアの説明図

【図５】従来の投写型表示装置の斜視図

【符号の説明】

１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ・・・ミラーアレイ素子２・・・投写レンズ３・・・ランプ４・・・第１レンズアレイ５・・・第２レンズアレイ６・・・照明光学系７・・・エアギャップ８・・・全反射プリズム９・・・第１反射ミラー１０・・・第２反射ミラー１１・・・色分離合成プリズム１２・・・微小ミラー１３・・・回動軸１４・・・従来の反射ミラー１５・・・画像エリア１６・・・照明エリア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その対角線を軸として選択的に回動可能
に構成された複数の四角形状の微小ミラーが平面状に配
列されたミラーアレイ素子と、前記ミラーアレイ素子に光束を照明する光源と複数の光
学素子を含む照明光学系と、前記ミラーアレイ素子の像を拡大投影する投写レンズ
と、前記光源から所定角度で入射する光束を前記ミラー
アレイ素子方向に全反射させるとともに、前記ミラーア
レイ素子から反射した光束はそのまま透過させる所定角
度に設置されたエアギャップを含む全反射プリズムと、前記全反射プリズムの入射位置付近で、前記照明光学系
からの光束を折り返し前記全反射プリズム方向に反射さ
せる反射面を有し、前記反射面の法線が前記投写レンズ
の光軸に対して直角もしくは直角から１０度以内の角度
で設置されたことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】多数の正方形の微小ミラーをその対角線
を軸に選択的に回動させることができ、それら微小ミラ
ーが平面状に配列されたミラーアレイ素子と、そのミラーアレイ素子を一様に、かつ、一定の集光角度
の光束で照明する、光源と複数の光学素子を含む照明光
学系と、所定角度で入射する光束は前記ミラーアレイ素子方向に
全反射させ、かつ、そのミラーアレイ素子から反射した
光束はそのまま透過させる所定角度に設置されたエアギ
ャップを含む全反射プリズムと、前記ミラーアレイ素子の像を拡大投影する投写レンズ
と、その全反射プリズムの入射位置付近で、前記照明光学系
からの光束を折り返し前記全反射プリズム方向に反射さ
せる反射面を有し、その反射面が前記投写レンズの光軸
に平行若しくは１０度以内の角度で設置された反射ミラ
ーを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項３】多数の正方形の微小ミラーをその対角線
を軸に選択的に回動させることができ、それら微小ミラ
ーが平面状に配列されたミラーアレイ素子と、そのミラーアレイ素子を一様に、かつ、一定の集光角度
で、そのミラーアレイ素子の平面形状と一致した断面形
状の光束で照明する、光源と複数の光学素子を含む照明
光学系と、所定角度で入射する光束は前記ミラーアレイ素子方向に
全反射させ、かつ、そのミラーアレイ素子から反射した
光束はそのまま透過させる所定角度に設置されたエアギ
ャップを含む全反射プリズムと、その全反射プリズムの入射位置と前記照明光学系との間
に位置し前記照明光学系からの光束を反射させ、前記照
明光学系からの光束の断面形状の光軸に対する回転角度
を前記ミラーアレイ素子が配列された平面の光軸に対す
る回転角度を一致させるようそれぞれ任意の角度で設置
された２枚の反射ミラーを備えたことを特徴とする投写
型表示装置。