(57)【要約】【課題】  不要光の発生を防止し、投射画像の品質低下を防ぐことができるライトトンネルの遮光部材を提供する【解決手段】  複数のミラー基板からなるライトトンネルの出射開口側に設けられるマスク部材を備え、前記マスク部材には、前記ライトトンネルの入射開口から入射して前記ライトトンネルの出射開口から出射する光が通過する矩形状の矩形開口が設けられていて、前記マスク部材は、前記ミラー基板の端面から出射する光を遮光する、ことを特徴とするライトトンネルの遮光部材による。【選択図】図１５
2014174273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のミラー基板からなるライトトンネルの出射開口側に設けられるマスク部材を備え、
前記マスク部材には、前記ライトトンネルの入射開口から入射して前記ライトトンネルの出射開口から出射する光が通過する矩形状の矩形開口が設けられていて、
前記マスク部材は、前記ミラー基板の端面から出射する光を遮光する、
ことを特徴とするライトトンネルの遮光部材。
【請求項２】
前記ライトトンネルが収容される中空の保持部材を備え、
前記保持部材は、前記ライトトンネルを通過する光の進行方向に直交する断面形状が矩形であって、
前記マスク部材は、前記保持部材の外周面を形成する４面のうち１面の出射開口側を屈曲させて形成されている、
請求項１記載のライトトンネルの遮光部材。
【請求項３】
前記保持部材は、前記ライトトンネルを押圧する押圧部を有し、
前記マスク部材は、前記４面のうち前記押圧部が形成されている面の出射開口側を屈曲させて形成されている、
請求項２記載のライトトンネルの遮光部材。
【請求項４】
前記マスク部材は、前記ライトトンネルの出射開口端に密接していて、
前記矩形開口と前記出射開口の隙間ｇと、
前記保持部材の前記１面の厚みｔと、
前記入射開口近傍に集光像を形成する集光器から放射される光の配光全角φと、
の間で、
ｇ  ＞  ｔ×ｔａｎ（φ／２）
が成立する、
請求項２、３に記載のライトトンネルの遮光部材。
【請求項５】
光源と、
前記光源から出射された光で前記画像表示素子を照明する照明光学系と、
前記照明光学系からの光により照明された反射光を制御して画像を表示する画像表示素子と、
前記画像表示素子からの反射光を被投射面に投射して画像を拡大表示させる投射光学系と、
を有してなる画像表示装置であって、
前記照明光学系を構成するライトトンネルが備える基板から出射する光を遮光する遮光部材を備え、
前記遮光部材は、請求項１乃至４のいずれかに記載のライトトンネルの遮光部材である、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
前記矩形開口から出射した光は、第２矩形開口を形成する画像表示素子マスク部材とカバーガラスとを介して画像表示素子を照明し、
前記画像表示素子の外周には、画像表示素子周縁部が設けられていて、
前記ミラー基板の端面から出射し、前記画像表示素子周縁部で反射する光は、前記第２矩形開口の内側を通過する、
請求項５記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記矩形開口を出射した光は全て、前記カバーガラスの外周縁部の内側を通過する、
請求項６記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記矩形開口を出射した光は全て、前記第２矩形開口の内側を通過する、
請求項６または７記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記矩形開口を出射し、前記画像表示素子で反射する光は全て、前記第２矩形開口の内側を通過する、
請求項６乃至８のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記カバーガラスと前記画像表示素子マスク部材とを、前記カバーガラスへの光の入出射面の法線方向から見たとき、
前記第２矩形開口の少なくとも１辺は、前記カバーガラスの外周縁部の内側に位置する、
請求項６乃至９のいずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡大画像をスクリーンに投射する画像表示装置に用いるライトトンネルの遮光部材、及び、画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的にプロジェクタと称される画像表示装置には、画像表示素子の違いによって、ＣＲＴプロジェクタ、液晶プロジェクタ、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）プロジェクタなどがある。その中でも、ＤＭＤプロジェクタは、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタとも呼ばれる。
【０００３】
ＤＬＰプロジェクタは、光源から出射された光が照明光学系を介して画像表示素子であるＤＭＤを照明する。照明を受けたＤＭＤの反射面によって形成された画像（表示される画像）を、投射光学系を介してスクリーンに拡大投射して表示する。したがって、ＤＭＤを照明する光の照度は均一化されている必要がある。そこで、照明光学系は、照度均一化素子として光ミキシング素子を有している。
【０００４】
光ミキシング素子の一例として、ライトトンネルが知られている。ライトトンネルは、ミラー面を有する複数の基板を筒状に組み合わせてなる光学素子である。ライトトンネルは、光源からの光が入射される開口（入射開口）と、照度が均一化された光が出射される開口（出射開口）と、を有する。入射開口と出射開口との間にある、複数の基板の各ミラー面による内壁によって、入射光は反射を繰り返して出射開口に向かう。これによって、ライトトンネルの出射開口から出射される光は、出射開口を面光源とする照度が均一化された光になる。
【０００５】
ライトトンネルに入射する光を出射する光源には、集光器が設置されている。光源からの光は拡散光であるから、この集光器によって、ライトトンネルの入射開口に光が集光するように構成されている。しかし、全ての光を入射開口からライトトンネルの内部に進入させることはできずに、光の一部は各基板の入射開口側の端面（入射口側端面）から、各基板の内部に進入してしまう。各基板の内部に進入した光は、照度が均一化されることはなく、出射開口側の各基板の端面（出射口側端面）から出射される。
【０００６】
このような、出射口側端面からの光束（照度が均一化されていない光束）は、ライトトンネルの出射開口から出射される光束（照度が均一化されている光束）がＤＭＤを照明する領域よりもより大きい。すなわち、照明光学系からの光により、ＤＭＤの外周縁部までが照明される状態になり得る。ＤＭＤの外周縁部には、封止材などがあるので、この封止材などに光が当たると、不要な反射光を生じさせることになる。このような不要な反射光は「迷光」と呼ばれる。この迷光が、投射光学系に入りスクリーンに投射されてしまうと、投射画像の品質低下につながる。
【０００７】
また、封止材などに迷光が当たると、当該箇所の温度が上昇する。そうすると、ＤＭＤの外周縁部の温度が上昇し、ＤＭＤ自体の温度も上昇することになる。ＤＭＤの温度上昇は、ＤＭＤの動作安定性を低下させることになる。
【０００８】
したがって、迷光の発生を防ぐことが望ましい。そのために、入射開口側の基板端面を遮光するマスク部材を備えるライトトンネルが知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１のライトトンネルは、入射開口側の各ミラー基板の端面を遮光するマスク部材を備えたライトトンネル保持部材によって、光源と画像表示素子とが光路上に固定されるものである。
【０００９】
特許文献１のように、入射開口側にマスク部材を配置すれば、ライトトンネルを構成する各ミラー基板内部への光の進入を防ぐことができる。したがって、マスク部材の配置により迷光を防ぐことができる。ところがこの場合、マスク部材によってライトトンネルの入射側端面が完全に遮光される必要がある。加工公差などを考慮すると、光の進入経路となる各ミラー基板の入射側端面を完全に塞ぐには、マスク部材の面積をライトトンネルの各入射側端面の面積よりも大きくしなければならない。そうすると、マスク部材の開口をライトトンネルの入射開口よりも小さくしなければならない。
【００１０】
ライトトンネルの入射開口よりもマスク部材の開口を小さくすると、マスク部材を配置しないときに比べて、ライトトンネルの入射開口が小さくなるから、ライトトンネルの入射効率が下がる。ライトトンネルの入射効率が下がると投射画像が暗くなるなどの品質低下につながる。
【００１１】
マスク部材を配置してもライトトンネルの入射効率を下げないようにするには、マスク部材の開口をライトトンネルの入射開口よりも大きくすればよいが、そうすると、入射側端面を完全に遮光することができず、迷光を防ぐことができない。
【００１２】
仮に、マスク部材の開口とライトトンネルの入射開口の大きさを、完全に一致させることができたとしても、ライトトンネルとライトトンネル保持部材（マスク部材）との組付け公差などにより、ライトトンネルの入射開口とマスク部材の開口の位置を完全に一致させることは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、不要光の発生を防止し、投射画像の品質低下を防ぐことができるライトトンネルの遮光部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、複数のミラー基板からなるライトトンネルの出射開口側に設けられるマスク部材を備え、前記マスク部材には、前記ライトトンネルの入射開口から入射して前記ライトトンネルの出射開口から出射する光が通過する矩形状の矩形開口が設けられていて、前記マスク部材は、前記ミラー基板の端面から出射する光を遮光する、ことを最も主な特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、不要光の発生を防止し、投射画像の品質低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る画像表示装置の構成の例を示す概略図である。
【図２】上記画像表示装置と被投射面との位置関係の例を示す概略図である。
【図３】上記画像表示装置の要部を一方向から見た構成図である。
【図４】上記画像表示装置が備える光源部分を拡大した拡大図である。
【図５】上記画像投影装置が備える反射型画像表示素子であるＤＭＤの例を示す斜視図である。
【図６】上記ＤＭＤのより詳細な構成を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図、である。
【図７】上記画像表示装置が備える照明光学系による画像表示素子の照度分布の例を示す図である。
【図８】本発明に係る遮光部材を適用可能なライトトンネルの例を示す、（ａ）正面図、（ｂ）右側面図である。
【図９】上記ライトトンネルの寸法例を示す、（ａ）正面図、（ｂ）右側面図である。
【図１０】本発明に係る遮光部材を備えたライトトンネル保持部材の例を示す、（ａ）正面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図、（ｄ）上面図、（ｅ）背面図である。
【図１１】上記ライトトンネル保持部材の例を示す、（ａ）ＢＢ’断面図、（ｂ）ＣＣ’断面図である。
【図１２】上記ライトトンネル保持部材にライトトンネルが収容されている状態の例を示す、（ａ）正面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図、である。
【図１３】上記ライトトンネルが収容されているライトトンネル保持部材の寸法の例を示す、（ａ）正面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図、である。
【図１４】上記ライトトンネル保持部材の出射開口側の拡大断面図である。
【図１５】上記ライトトンネル保持部材の外観斜視図である。
【図１６】上記ライトトンネル保持部材に上記ライトトンネルが収容された状態における出射開口側の拡大断面図である。
【図１７】上記ライトトンネル保持部材に収容されている上記ライトトンネルの角度調整機構の例を示す、（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、である。
【図１８】本発明に係る画像表示装置が備える画像表示素子と、カバーガラスとの寸法と位置関係の例を示す、（ａ）平面図、（ｂ）正面図、である。
【図１９】上記画像表示装置が備えるカバーガラスの例を示す、（ａ）平面図、（ｂ）正面図、である。
【図２０】上記画像表示装置が備えるＤＭＤマスク部材の表面における照度分布の例を示す図である。
【図２１】上記画像表示装置が備えるＤＭＤマスク部材の表面における照度分布の例を示す図である。
【図２２】上記画像表示装置が備えるＤＭＤマスク部材の裏面における照度分布の例を示す図である。
【図２３】上記画像表示装置が備えるＤＭＤマスク部材の裏面における照度分布の例を示す図である。
【図２４】上記画像表示装置が備えるＤＭＤマスク部材の裏面における照度分布の例を示す図である。
【図２５】上記画像表示装置が備えるカバーガラスマスクの例を示す、（ａ）平面図、（ｂ）正面図、である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るライトトンネルの遮光部材、及び、この遮光部材を備えたライトトンネルを有する画像表示装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
●画像表示装置の実施形態
図１は、本発明に係る画像表示装置であるプロジェクタ１００の構成を示す概略図である。図２は、プロジェクタ１００と被投射面であるスクリーン１０１との配置関係の例を示す概略図である。プロジェクタ１００が備える各光学素子の配置を決める絶対座標の原点は、後述する画像表示素子であるＤＭＤ７の中心とする。また、各光学素子の配置において、ＤＭＤ７の水平面内の一方向を「ｘ軸」、これに直交する水平面内の一方向を「ｚ軸」、ｘ軸にもｚ軸にも直交する方向の軸を「y軸」とする。
【００１９】
図１及び図２に示すように、ＤＭＤ７はｘｚ面と平行に配置されている。また、スクリーン１０１は、ｙｚ面と平行に設置されている。したがって、プロジェクタ１００は、投射レンズ系８の光軸がスクリーン１０１と平行となる状態で使用される。この投射レンズ系８を透過した光束は、第１投射ミラー８４、第２投射ミラー８５、平板ガラス９を介して、スクリーン１０１に向けて反射される。
【００２０】
なお、本発明に係る画像表示装置は、図１及び図２に示した構成に限定されるものではなく、投射光学系８の光軸がスクリーン１０１に対してほぼ正対する構成であってもよい。
【００２１】
図３は、プロジェクタ１００の要部を一方向から見た構成図である。プロジェクタ１００は、画像表示素子として、反射型画像形成素子であるＤＭＤ７を備えている。なお、本発明に係る画像表示装置に適用可能な画像表示素子は、反射型画像形成素子に限ることはなく、例えば液晶パネルでもよい。
【００２２】
図３において、プロジェクタ１００は、光源１から出射された光により、照明光学系を介してＤＭＤ７が照明されるように構成されている。照明光学系は、光源１から曲面ミラーである第２照明用ミラー５までの光学素子によって構成される。光源１から放射される光は、集光器によって光ミキシング素子であるライトトンネル２の入射開口近傍に集光されて集光像を形成する。
【００２３】
ライトトンネル２の出射開口側には、リレーレンズ３と、第１照明用ミラー４と、第２照明用ミラー５が配置されている。ライトトンネル２から出射された光は、リレーレンズ３を通過して、折り返し用の第１照明用ミラー４において図３斜め右下方向に反射されて、曲面ミラーである第２照明用ミラー５に向かう。第２照明用ミラー５で反射された光が、ＤＭＤ７を照明する。
【００２４】
上述のごとく、ＤＭＤ７を照明する照明光は、リレーレンズ３から、第１照明用ミラー４、第２照明用ミラー５、ＤＭＤ７を経て投射レンズ系８に至るまでに、三次元的に数回反射される。その間に照明光が上記各部材によって干渉されないように、第１照明用ミラー４、第２照明用ミラー５は、ｘ軸、ｙ軸方向に対して傾くとともに、ｙ軸方向から見て、投射レンズ系８の光軸をから離れた位置に配置されている。
【００２５】
ＤＭＤ７の有効領域を照明した光は、ＤＭＤ７の表面に配置されている微小ミラーによって反射されて、投射レンズ系８に入射する。図３においては図示しないが、投射レンズ系８から出射された光は、第１投射ミラー８４、第２投射ミラー８５、平板ガラス９、を介してスクリーン１０１に向けて投射される。これによって、拡大画像がスクリーン１０１に表示される。
【００２６】
図２に示したように、プロジェクタ１００は、スクリーン１０１の下端よりも下方に設置されて、斜め上方にあるスクリーン１０１に向けて、投射光を斜め上方に出射する。スクリーン１０１に表示される画像の上下左右の歪みを矯正するために、第２投射ミラー８５の反射面は、自由曲面により形成されている。
【００２７】
ＤＭＤ７は多数の微小ミラーからなるデバイスである。各微小ミラーの角度は、例えば＋１２°から−１２°の範囲で変化する。例えば、微小ミラーの角度が−１２°のとき、当該微小ミラーで反射した光は投射レンズ系８に入射する。一方、微小ミラーの角度が＋１２°のときは、当該微小ミラーで反射した光は、投射光学系８に入射しない。ＤＭＤ７の各微小ミラーは、スクリーン１０１に投射されて表示される画像の画素に対応している。したがって、ＤＭＤ７の微小ミラーの傾斜角度を上記のように個別に制御することで、スクリーン１０１に表示する拡大画像を形成することができる。
【００２８】
次に、プロジェクタ１００の構成をより具体的に説明する。光源１は、キセノンランプ、水銀ランプ、あるいはメタルハライドランプなどからなる発光体を内部に備えている。上記発光体から放射される光は、集光器の内側に設けられている集光ミラーにより所定の位置で集光される。図４は、光源１部分の拡大図である。図４に示すように、光源１の前面であってライトトンネル２の入射開口との間には、発光体の光軸（絶対座標のｚ軸方向）に対し角度を有する防爆ガラス１２とカラーホイール１３が配置されている。
【００２９】
光源１から出射される照明光の光路上にはライトトンネル２が配置され、照明光の焦点位置近傍にライトトンネル２の入射開口が配置される。したがって、ライトトンネル２の入射開口近傍に照明光の焦点位置があり、照明光がライトトンネル２に入射する。この入射光はライトトンネル２を構成する４枚のミラー基板の内面のミラー面において反射を繰り返して、照度分布が均一化された矩形の照明光として、ライトトンネルの出射開口から出射される。したがって、ライトトンネル２の出射口は、「光量が一様でムラのない面光源」として捉えることができる。この面光源から発した光により、ＤＭＤ７の有効領域が照明されるので、ＤＭＤ７の有効領域も一様な照度分布となる。これによって、その拡大画像である投射画像も一様な照度分布となる。
【００３０】
光源１からＤＭＤ７に至る光学系の部品仕様を表１に示す。また、各光学部品の位置座標を表２に示す。表１及び表２において、「ランプ１」とは光源１のことである。また、「レンズ１」および「レンズ２」とは、レンズ３を構成する第１レンズおよび第２レンズのことである、「第１ミラー４」とは第１照明用ミラー４のことである。「第２ミラー５」とは第２照明用ミラー５のことである。
【００３１】
【表１】
2014174273.tif 000003
【００３２】
【表２】
2014174273.tif 000004
【００３３】
ここで、ＤＭＤ７の構成について説明する。図５は、ＤＭＤ７の斜視図である。図５に示すように、ＤＭＤ７は、７−１から７−ｋまで２次元状に配置された微小ミラーを有してなる。各微小ミラーは独立して傾きを変化させ、所定の向きから所定の角度で入射する光の反射角度を変化させることによりオン状態とオフ状態を作ることができる。各微小ミラーの偏向角度はおよそ±１２°である。オン状態とは、例えば反射光を後続の光学系に入射させる状態、オフ状態とは反射光を後続の光学系から逸らす状態をいう。
【００３４】
本実施形態に係るＤＭＤ７は、長手方向の微小ミラー数Ｍが１２８０個、短手方向の微小ミラー数Ｎが８００個であって、合計ｋ＝Ｍ×Ｎ＝１０２４０００個の微小ミラーにより構成されている。なお、アスペクト比は１２８０：８００＝１６：１０である。各微小ミラーの配置間隔（画素ピッチ）は１０．８ミクロンである。すなわち、ＤＭＤ７の有効領域は、長手方向が１３．８２４ｍｍ（１０．８×１２８０）、短手方向が８．６４ｍｍ（１０．８×８００）である。
【００３５】
図６は、ＤＭＤ７のより詳細な構成を示す図であって、ＤＭＤ７の微小ミラー配置面の平面図（ａ）及びＤＭＤ７の微小ミラー配置面の断面図（ｂ）である。図６（ａ）に示すように、ＤＭＤ７はＤＭＤ筐体７００１の内部に設置されている。ＤＭＤ７は、ＤＭＤ筐体７００１とカバーガラス６の間に充填された封止材（不図示）により、ＤＭＤ筐体７００１とカバーガラス６との間に密封封止されている。ＤＭＤ７の有効領域（１３．８２４×８．６４ｍｍ）の外周には、１０個分（１０．８×１０＝０．１０８ｍｍ）のオフ状態の微小ミラーが配置されていて、さらにその外周には画像表示素子周縁部であるＤＭＤ周縁部７００２がある。
【００３６】
ＤＭＤ周縁部７００２は、ｘｚ面に平行なフラットな平面である。ＤＭＤ周縁部７００２は、ＤＭＤ７の有効領域よりは反射率が低いが主に正反射性を有し、僅かに拡散反射性も有している。
【００３７】
ＤＭＤ筐体７００１は、プロジェクタ１００の筐体（不図示）の所定の位置に、ネジなどの締結部材によって固定される。ＤＭＤ筐体７００１の位置決めは、ＤＭＤ位置決め孔７００３及びＤＭＤ位置決め孔７００４による。
【００３８】
前述のとおり、プロジェクタ１００が備える上記光学系を構成する各光学部品の絶対座標の原点は、ＤＭＤ７の反射面の中心とする。ＤＭＤ７の長手方向をｚ軸、短手方向をｘ軸、ＤＭＤ７の法線方向をｙ軸とし、ｘ、ｙ、ｚ軸回りの回転をそれぞれα、β、γとする。光源１から出射する照明光の光軸はｚ軸方向になる。
【００３９】
リレーレンズ３は、それぞれ出射面に非球面を有する２枚のレンズ（表１及び表２における「レンズ１」と「レンズ２」）によって構成され、非球面は以下の数式１で定義される非球面と、表１に示した曲率半径、非球面係数によって表される。
（数式１）
2014174273.tif 000005
【００４０】
第１照明用ミラー４はシリンダ形状の反射面を持つミラーであり、第２照明用ミラー５は球面形状の反射面を持つ凹面ミラーである。
【００４１】
第１照明用ミラー４は、反射面の光学的有効範囲において、その面法線がｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のいずれの軸とも平行になることはない。同様に、第２照明用ミラー５も、反射面の光学的有効範囲において、その面法線がｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のいずれの軸とも平行になることはない。
【００４２】
第１投射ミラー８４と第２投射ミラー８５の上端に近接して、ｘｚ面に平行に平板ガラス９が配置されている。本実施形態に係る画像表示装置は、図示しない筐体内に組み込まれていて、上記筐体の上端開口に平板ガラス９が嵌め込まれることにより、画像表示装置内部の防塵が図られている。
【００４３】
図７は、上述した照明光学系により照明されたＤＭＤ７の照度分布の例である。この照度分布は、ソフトウェアによるシミュレーションにより得たものである。シミュレーションに用いたソフトウェアは、米国Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社のＬｉｇｈｔ  Ｔｏｏｌｓである。なお、光源１にはフィリップス社製のランプ（型名：ＵＨＰ２２５−１７０Ｗ  ０．９  Ｅ２０．９  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｓｔａｒ  Ｅｘｔｒａ）を用いる場合を想定している。ＤＭＤ７の照度分布の位置は、−ｚ方向がスクリーン１０１を正面から見て左方向、＋ｚ方向が右方向、−ｘ方向がスクリーン１０１を正面から見て上方向、＋ｘ方向が下方向にそれぞれ対応する。
【００４４】
図７において、２点鎖線で示した矩形の領域が、ＤＭＤ７の有効領域である。ＤＭＤ７への光束とＤＭＤ７との位置合わせ調整のための余白も考慮して、ＤＭＤ７を照明する光束は、ＤＭＤ７の有効領域よりは若干大きめになる。図７に示す照度分布は、有効領域内の最大照度を１（すなわち１００％）として規格化し、分布表示を形成している。なお、以下の説明において用いる照度分布も、同じ条件及び同じ規格化により分布表示を形成した例である。図７の照度分布において、有効領域内での規格化照度分布の最小値は７３％である。
【００４５】
●遮光部材の実施形態
次に、本発明に係るライトトンネルの遮光部材（以下「遮光部材」という。）の実施形態について説明する。図８は、本発明に係る遮光部材を適用可能なライトトンネル２を示す図である。図８（ａ）は、ライトトンネル２を長手方向から見た正面図である。図８（ｂ）は、ライトトンネル２を入射開口側から見た右側面図である。図８（ｂ）に示すように、ライトトンネル２は、４枚のミラー基板を筒状に組み合わせて構成されている。具体的には、上側壁面を形成するミラー基板２００１と、下側壁面を形成するミラー基板２００２と、入射開口に向かい左側壁面を形成するミラー基板２００３と、入射開口に向かい右側壁面を形成するミラー基板２００４と、を筒状に組み合わせている。図８（ｂ）において矢印で示した各基板の内面は、誘電体コートや銀コートなどにより反射面が形成されている。
【００４６】
図９は、ライトトンネル２の寸法の例を示す図である。図９（ａ）は長手方向から見た正面図である。また、図９（ｂ）は、入射開口側からみた右側面図である。図９（ａ）に示すように、ライトトンネル２の長さは２５ｍｍである。また、図９（ｂ）に示すように、各ミラー基板の厚みは１．１ｍｍであって、ライトトンネル２の入射開口及び出射開口の寸法は、高さが５．５ｍｍ、幅（奥行き）が３．１ｍｍである。
【００４７】
次に、本発明に係る遮光部材について説明する。図１０は、遮光部材を備える保持部材の例を示す図である。図１０（ａ）は、ライトトンネル２が収容される中空の保持部材であるライトトンネル保持部材２００５を長手方向から見た正面図である。図１０（ｂ）は、ライトトンネル保持部材２００５の入射開口側を示す右側面図である。図１０（ｃ）は、ライトトンネル保持部材２００５の出射開口側を示す左側面図である。図１０（ｄ）は、ライトトンネル保持部材２００５の上面図である。図１０（ｅ）は、ライトトンネル保持部材２００５の背面図である。
【００４８】
図１０に示すように、ライトトンネル保持部材２００５は、光の進行方向に直交する断面形状は矩形である。
【００４９】
図１０（ｂ）に示すように、ライトトンネル保持部材２００５の入射開口側は、ライトトンネル２を挿入可能な開口になっている。また、図１０（ｃ）に示すように、ライトトンネル保持部材２００５の外周を構成する４面のうち出射開口側の１面が屈曲されていて、この屈曲された１面には、ライトトンネル２の出射側端面を遮光するマスク部２００６が形成されている。マスク部２００６には、ライトトンネル２の出射開口に合わせるマスク開口部２００７が形成されている。
【００５０】
図１０（ｄ）に示すように、ライトトンネル保持部材２００５は、内部にライトトンネル２を収容するための側方押圧部２００８が、背面側に形成されている。側方押圧部２００８は、ライトトンネル保持部材２００５の背面側の板金の一部を、ライトトンネル保持部材２００５の内部方向に屈曲させてなる切片である。この側方押圧部２００８により、ライトトンネル２は、ライトトンネル保持部材２００５の内壁面に押圧されて保持される。
【００５１】
また、図１０（ｅ）に示すように、ライトトンネル保持部材２００５は、内部にライトトンネル２を収容するための側方押圧部２００８が、上面に形成されている。下方押圧部２００９は、ライトトンネル保持部材２００５の上面を形成する板金の一部を、ライトトンネル保持部材２００５の内部方向に屈曲させてなる切片である。この下方押圧部２００９により、ライトトンネル２は、ライトトンネル保持部材２００５の内壁面に押圧されて保持される。
【００５２】
図１１は、ライトトンネル保持部材２００５の断面図である。図１１（ａ）は、図１０（ｂ）におけるＢＢ’断面図であって、ライトトンネル保持部材２００５の長手方向横断面図である。図１１（ａ）に示すように、側方押圧部２００８は、ライトトンネル保持部材２００５の背面の一部からなる切片であって、ライトトンネル保持部材２００５の内側（正面方向）に向けて、壁面の一部を屈曲させてなる。また、図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）におけるＣＣ’断面図である。図１１（ｂ）に示すように、下方押圧部２００９は、ライトトンネル保持部材２００５の上面の一部からなる切片であって、ライトトンネル保持部材２００５の内側（下方向）に向けて、壁面の一部を屈曲させてなる。この側方押圧部２００８と下方押圧部２００９によって、ライトトンネル保持部材２００５の中空内部に収納されるライトトンネル２は、ライトトンネル保持部材２００５内壁の一方向に押し付けられて保持される。
【００５３】
次に、ライトトンネル２がライトトンネル保持部材２００５に収容されている状態について説明する。図１２（ａ）は、ライトトンネル２が収容されているライトトンネル保持部材２００５の正面図である。図１２（ｂ）は、ライトトンネル２が収容されているライトトンネル保持部材２００５の右側面図である。図１２（ｃ）は、ライトトンネル２が保持されているライトトンネル保持部材２００５の左側面図である。図１２において、ライトトンネル２の入射側端面と出射側端面にはハッチングを施して、ライトトンネル保持部材２００５との境界を視認しやすくしている。
【００５４】
図１２（ｂ）に示すように、ライトトンネル保持部材２００５の入射開口側は、全面が開口されている。また、図１２（ｃ）に示すように、ライトトンネル保持部材２００５の出射開口側は、遮光部材であるマスク部２００６が形成されていて、ライトトンネル２の出射開口の位置に合う位置に、矩形状の矩形開口であるマスク開口部２００７が形成されている。
【００５５】
図１３は、ライトトンネル保持部材２００５の寸法の例を示す図である。図１３に示すように、ライトトンネル保持部材２００５は、厚みが２ｍｍの板金を屈曲して形成されていて、長手方向の長さが２５．５ｍｍである。図１３（ｂ）に示すように、側方押圧部２００８によりライトトンネル２の側面が押圧される状態において、ライトトンネル保持部材２００５の内壁とライトトンネル２の側面外壁との隙間は、０．２５ｍｍである。また、下方押圧部２００９によりライトトンネル２の上面が押圧される状態において、ライトトンネル保持部材２００５の内壁とライトトンネル２の上面外壁との隙間は、０．２５ｍｍである。
【００５６】
また、図１３（ｃ）に示すように、マスク部２００６に形成されているマスク開口部２００７は、高さが５．７４ｍｍであって、幅が３．３４ｍｍである。マスク開口部２００７は、ライトトンネル２の出射開口の高さ５．５ｍｍ、幅３．１ｍｍよりも大きな開口である（図９（ｂ）を参照）。
【００５７】
図１４は、ライトトンネル保持部材２００５の出射開口側の拡大縦断面図である。図１４（ａ）に示すようにマスク部２００６は、ライトトンネル保持部材２００５の外周面を形成する板金の４面のうちの１面を上側から下側に向けてＬ字型に屈曲させて形成する。
【００５８】
ただし、マスク部２００６の形状はこれに限ることはなく、例えば、図１４（ｂ）に示すように、ライトトンネル保持部材２００５の上面を形成する板金の一面を、一旦上方に折り曲げてから下方に折り曲げて、屈曲部２０００５を形成してもよい。
【００５９】
図１５は、ライトトンネル保持部材２００５を出射開口側から見た外観斜視図である。図１５（ａ）は、マスク部２００６を途中まで屈曲させた状態を示す図である。図１５（ｂ）はマスク部２００６を上面に対し９０度屈曲させた状態を示す図である。ライトトンネル２は、図１５（ｂ）に示す状態において、ライトトンネル保持部材２００５内部に収納されて保持される。
【００６０】
マスク部２００６に形成されているマスク開口部２００７は、ライトトンネル２の出射開口よりは大きい。すなわち、ライトトンネル２の出射側端面の全てを、マスク部２００６により覆う状態にはならない。このように、マスク部２００６がライトトンネル２の出射側端面からの光を遮光しない部分があると、ライトトンネル２の出射側端面から不要光が漏れ出して迷光の原因となり得る。しかし、マスク部２００６が、後述の条件を満たす構成であれば、迷光を防止することができる。
【００６１】
図１６は、ライトトンネル保持部材２００５の出射開口側の一部を拡大した拡大縦断面図である。図１６に示すように、ライトトンネル保持部材２００５に保持されたライトトンネル２の出射側端面２０１５は、ライトトンネル保持部材２００５の出射開口端の内壁に密接して固定される。
【００６２】
既に説明したとおり、マスク部２００６に形成されているマスク開口部２００７は、ライトトンネル２の出射開口よりも大きい開口である。したがって、出射側端面２０１５には、マスク部２００６によって遮光されていない部分がある。この出射開口とマスク開口部２００７との隙間を「ｇ」、ライトトンネル保持部材２００５を形成する板金の厚みを「ｔ」、ライトトンネル２に入射する光の配光全角を「φ」とする。
【００６３】
マスク部２００６によって、ライトトンネル２の出射側端面２０１５からの不要光を完全に遮光できる条件は、「ｇ＞ｔ×ｔａｎ（φ／２）」を満足する場合になる。例えば、ライトトンネル保持部材２００５を形成する板金の厚みｔを０．２ｍｍ、配光全角φを５９．５度とすると、ｇ＞０．１１４ｍｍであれば上記条件を満足する。そこで、本実施形態の遮光部材であるマスク部２００６による「ｇ」は、図１３（ｃ）に示したとおり、０．１２ｍｍとする。
【００６４】
以上説明したマスク部２００６によれば、所定の条件を満たすことで、ライトトンネル２の出射開口側から不要光が出射されることを防ぎつつ、マスク部２００６によりライトトンネル２の出射開口が狭められることもない。
【００６５】
したがって、本実施形態に係る遮光部材であるマスク部２００６によれば、光利用効率を低下させることなく、不要光をカットすることができる。
【００６６】
なお、ライトトンネル２を構成するミラー基板２００１〜２００４の入射側端面から、ミラー基板内部への光の進入を防止するために、入射側端面側に別途の遮光部材を設けてもよい。
【００６７】
上記のように、マスク部２００６とライトトンネル２との関係を規定することで、マスク部２００６に形成するマスク開口部２００７が、ライトトンネル２の出射側端面を完全に覆わなくても不要光を遮光することができる。したがって、ライトトンネル２の出射開口を狭くすることなく、光利用効率低下を防止しつつ、不要光の発生を防止することができる。
【００６８】
既に図１０及び図１２を用いて説明したとおり、ライトトンネル保持部材２００５は、側方押圧部２００８と下方押圧部２００９を有し、これらによって、ライトトンネル２を２方向に押圧して、所定の位置に保持することができる。側方押圧部２００８と下方押圧部２００９は、ライトトンネル保持部材２００５の一部を板バネとして利用し、実現している。
【００６９】
マスク部２００６は、ライトトンネル保持部材２００５の１面を屈曲して形成しているが、別部材で形成してもよい。また、マスク部２００６を、下方押圧部２００９が形成されている面を下方に屈曲して形成した例を示したが、マスク部の形成方法はこれに限ることはない。例えば、ライトトンネル保持部材２００５の側方押圧部２００８が形成されている面を側方に折り曲げて形成してもよい。
【００７０】
ライトトンネル保持部材２００５では、マスク部２００６を、下方押圧部２００９の屈曲方向と同じ方向に屈曲させて形成している。これによって、ライトトンネル２の押圧位置（下方押圧部２００９と対向する側の面）とライトトンネル保持部材２００５のマスク部２００６の屈曲位置を離反させることができる。マスク部２００６を形成するときに屈曲した部分は、垂直に折れ曲がるのではなく、所定の曲率の円弧を描くようになる。したがって、マスク部２００６の屈曲部分の内壁は曲率半径を有する。そこで、ライトトンネル２がマスク部２００６に押圧される位置と、この曲率半径が付いている位置が離れるように、側方押圧部２００８と下方押圧部２００９の折曲げ方向を規定している。
【００７１】
したがって、ライトトンネル保持部材２００５によれば、ライトトンネル２の出射側端面２０１５のエッジ部分と、マスク部２００６の屈曲部との干渉を避けて、ライトトンネル２の出射側端面２０１５とマスク部２００６を確実に密着させることができる。以上のように、ライトトンネル２の出射側端面とマスク部２００６とを密着させることで、マスク開口部２００７による、出射開口からの出射光線のケラレを防止でき、光利用効率の低下を防止することができる。
【００７２】
次に、ライトトンネル保持部材２００５に収容されているライトトンネル２の角度調整機構について説明する。図１７（ａ）は、ライトトンネル２の固定状態の例を示す斜視図である。図１７（ｂ）は、ライトトンネル２の入射開口側から見た図である。図１７に示すように、ライトトンネル保持部材２００５に保持されたライトトンネル２は、プロジェクタ１００のハウジング２０１１に、固定具２０１２を用いて設置される。固定具２０１２は、ネジなどの締結部材を用いてハウジング２０１１に固定される。
【００７３】
ライトトンネル保持部材２００５の入射開口側は、ライトトンネル２の入射開口の位置が所定の位置からずれないように、ほぼ固定される。一方、ライトトンネル２の出射開口側の固定具２０１２の内側には、押圧部材２０１３が設置されている。この押圧部材２０１３によって、ライトトンネル保持部材２００５の出射側が２方向に押圧される。
【００７４】
押圧部材２０１３は、板バネ、バネ等の弾性部材により形成される。また、押圧部材２０１３が設置されている側面と反対側にはネジ２０１４が設置されている。ネジ２０１４は、ハウジング２０１１の壁面を貫通し、固定具２０１２内部に設置されているライトトンネル保持部材２００５の側面を押圧する。このネジ２０１４の内側への突出量を調整することで、ライトトンネル保持部材２００５の首振り調整をし、ライトトンネル２の出射開口の配置の傾きを調整することができる。
【００７５】
以上説明した角度調整機構により、ＤＭＤ７へのライトトンネル２の出射開口から出射される光束の照明位置合わせを行うことができる。これによって、不要な位置の照明によって生じる迷光を防止することができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、ライトトンネル２とライトトンネル保持部材２００５が一体になっている。したがって、角度調整を行う際には、ライトトンネル２の出射開口と、ライトトンネル保持部材２００５に形成したマスク部２００６のマスク開口部２００７との位置がずれることはない。よって、光利用効率を低下させることなく、不要光の発生を防止することができる。
【００７７】
次に、画像表示素子であるＤＭＤ７の周辺部構成について詳細に説明する。図１８は、ＤＭＤ７とカバーガラス６の寸法と位置関係の例を示す、（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。カバーガラス６のサイズは、２０．４２１ｍｍ×１４．９８２ｍｍである。なお、図１８において、ＤＭＤ筐体７００１の図示は省略している。
【００７８】
カバーガラス６の片面（例えば、ＤＭＤ７に対向する側の面）には、図２５に示すようなカバーガラスマスク６０１が、カバーガラス６の外周縁部に形成されている。カバーガラスマスク６０１は、画像表示素子マスク部材である。カバーガラスマスク６０１の形成方法の一例としては蒸着膜とする方法がある。カバーガラスマスク６０１の外寸は、カバーガラス６と同じである。カバーガラスマスク６０１は、１６．８８５×１１．７５４ｍｍの矩形開口領域以外では遮光性を有している。この１６．８８５×１１．７５４ｍｍの矩形開口領域が、第２矩形開口の一部を構成する。
【００７９】
さらに、図１９に示すように、カバーガラス６の前には矩形開口を有するＤＭＤマスク部材７００５が配置されている。なお、ＤＭＤマスク部材７００５の矩形開口サイズは１９．３ｍｍ×１４．７ｍｍである。このＤＭＤマスク部材７００５の開口部分と、カバーガラス６におけるカバーガラスマスク６０１の開口部分が、ｙ軸方向（カバーガラス６への光の入射面の法線方向）において重なる部分の矩形領域を「第２矩形開口」とする。
【００８０】
次に、ＤＭＤマスク部材７００５の表面（図１９の座標系でｙ座標＝２．１３３）の位置）における照度分布について説明する。図２０は、ライトトンネル２の出射開口から出射された光束による照度分布である。図２１は、ライトトンネル２の出射開口以外、すなわちライトトンネル２の光出射端におけるライトトンネル２の開口とライトトンネル保持部材２００５のマスク部２００６のマスク開口部２００７との隙間を通ってきた光線の照度分布である。
【００８１】
図２０及び図２１において、点線で表した矩形は、カバーガラス６におけるカバーガラスマスク６０１の開口部の縁を示している。また、実線で表した矩形は、ＤＭＤマスク部材７００５の矩形開口の縁を示している。
【００８２】
図２０及び図２１から分かるように、ライトトンネル保持部材２００５のマスク部２００６のマスク開口部２００７を出射してＤＭＤ７に向かう光束は、カバーガラスマスク６０１の開口部およびＤＭＤマスク部材７００５の矩形開口の内側を通る。より望ましくは、マスク開口部２００７を出射してＤＭＤ７に向かう光束は全て、カバーガラスマスク６０１の開口部及びＤＭＤマスク部材７００５の矩形開口の内側を通るように構成されると良い。
【００８３】
先に述べたようにＤＭＤ周縁部７００２には封止材が充填されて気密封止されている。すなわち、カバーガラスマスク６０１の開口部を含むカバーガラス６の外周縁部には封止材が充填され気密封止されている。この封止材に光線が当たって乱反射すると迷光の原因になるが、上述したように、マスク開口部２００７を出射してＤＭＤ７に向かう光束は、第２矩形開口の内側を通るので、不要な迷光の発生が防止できる。
【００８４】
以上説明した遮光部材によれば、ＤＭＤマスク部材７００５からの不要な反射光、すなわち迷光の発生を防止できる。さらに、カバーガラス６の周囲の封止材と、ＤＭＤ筐体７００１への照明を回避可能な構成により、ＤＭＤ筐体７００１の温度上昇を抑制でき、反射型画像表示素子の駆動を安定化できる。
【００８５】
図２２から図２４は、ＤＭＤマスク部材７００５の裏面（図１９におけるｙ座標がｙ＝１．９３３の位置）におけるＤＭＤ７およびＤＭＤ周縁部７００２から反射する反射光束の照度分布である。
【００８６】
図２２から図２４の照度分布において、点線で表した矩形は、カバーガラス６におけるカバーガラスマスク６０１の開口部の縁を示している。また、実線で表した矩形は、ＤＭＤマスク部材７００５の矩形開口の縁を示している。
【００８７】
図２２は、ＤＭＤ７がオン状態のときのＤＭＤ７からの反射光束の照度分布である。図２３は、ＤＭＤ７がオフ状態のときのＤＭＤ７からの反射光束の照度分布である。図２４はＤＭＤ周縁部７００２からの反射光束の照度分布である。
【００８８】
図２２と図２３及び図２４のいずれの照度分布においても、ライトトンネル保持部材２００５のマスク開口部２００７からのすべての出射光線を含んでいる。つまり、ライトトンネル保持部材２００５の出射側開口から出射した光線、およびライトトンネル保持部材２００５の出射側開口とライトトンネル保持部材２００５のマスク開口部２００７の隙間から出射した光線を含んでいる。
【００８９】
図２２から図２４の照度分布より分かるように、ＤＭＤ７およびＤＭＤ周縁部７００２いずれの反射光束も、カバーガラスマスク６０１の開口部およびＤＭＤマスク部材７００５の矩形開口の内側を通るように構成されている。より望ましくは、マスク開口部２００７を出射してＤＭＤ７に向かう光束は全て、カバーガラスマスク６０１の開口部及びＤＭＤマスク部材７００５の矩形開口の内側を通るように構成されると良い。
【００９０】
これにより、迷光の発生を防止し、かつ、ＤＭＤ７の温度上昇を抑制できる。
【００９１】
マスク部２００６で遮光しきれないミラー基板の端面からの出射光が、画像表示素子周縁部（非有効領域、ＤＭＤ周縁部７００２）で反射された場合に、その反射光が第２矩形開口の内側を通過するように、第２矩形開口の開口径を定める。これによって、第２矩形開口の内側を通過した反射光は、照明光学系に内包されるハウジングの内壁にて遮光される。したがって、上記の反射光が画像表示素子マスク部材に当たった場合に迷光が生じる恐れがあるが、これを防ぐ効果がある。
【００９２】
なお、ＤＭＤマスク部材７００５の表面は可視光領域で低反射特性を有する部材でコーティングされている。これにより、万一、乱反射した光線がＤＭＤマスク部材７００５を照明したとしてもＤＭＤマスク部材７００５からの不要な迷光の発生を防止できる。
【００９３】
なお、本実施形態に係るライトトンネル保持部材２００５を備えるプロジェクタ１００によれば、図１８から図２１で示したように、ＤＭＤマスク部材７００５の開口の２つの辺がカバーガラス６の開口部の内側になるように配置されている。
【００９４】
これにより、ＤＭＤ７への照明光束が、万一位置ずれした場合であっても、照明光束がカバーガラス外に配置されている封止材で乱反射して、迷光になることを防止できる。
【符号の説明】
【００９５】
２        ライトトンネル
１００    プロジェクタ
２００５  ライトトンネル保持部材
２００６  マスク部
２００７  マスク開口部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９６】
【特許文献１】実用新案登録第３０９２５１０明細書
【図１】
2014174273.tif 000006
【図２】
2014174273.tif 000007
【図３】
2014174273.tif 000008
【図４】
2014174273.tif 000009
【図５】
2014174273.tif 000010
【図６】
2014174273.tif 000011
【図７】
2014174273.tif 000012
【図８】
2014174273.tif 000013
【図９】
2014174273.tif 000014
【図１０】
2014174273.tif 000015
【図１１】
2014174273.tif 000016
【図１２】
2014174273.tif 000017
【図１３】
2014174273.tif 000018
【図１４】
2014174273.tif 000019
【図１５】
2014174273.tif 000020
【図１６】
2014174273.tif 000021
【図１７】
2014174273.tif 000022
【図１８】
2014174273.tif 000023
【図１９】
2014174273.tif 000024
【図２０】
2014174273.tif 000025
【図２１】
2014174273.tif 000026
【図２２】
2014174273.tif 000027
【図２３】
2014174273.tif 000028
【図２４】
2014174273.tif 000029
【図２５】
2014174273.tif 000030