(57)【要約】  【課題】  ゴーストイメージの発生を防ぐ機能を具えた投影装置を提供する。  【解決手段】  ビームを提供する光源と、該光源の提供するビームを調整して画像を形成させる画像ビームを発生させるマイクロミラー装置であって、かつマトリクス配列され、異なる制御電圧の印加によって回転してＯＮの状態か、もしくはＯＦＦの状態となり、制御電圧が印加されない状態においてフラットの状態となり、該ＯＮの状態において該画像ビームを反射する複数のマイクロミラーを具えるマイクロミラー装置と、入射する該画像ビームを投射する画像形成レンズセットと、該マイクロミラー装置と該画像形成レンズセットとの間であって、かつ該マイクロミラーのすべてがフラットの状態における該複数のマイクロミラーが該画像ビームを反射して発生する光線の経路上に設けられる遮光板とを含み構成される。【選択図】  図４
2006023742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームを提供する光源と、
該光源の提供するビームを調整して画像を形成させる画像ビームを発生させるマイクロミラー装置であって、かつマトリクス配列され、異なる制御電圧の印加によって回転してＯＮの状態か、もしくはＯＦＦの状態となり、制御電圧が印加されない状態においてフラットの状態となり、該ＯＮの状態において該画像ビームを反射する複数のマイクロミラーを具えるマイクロミラー装置と、
入射する該画像ビームを投射する画像形成レンズセットと、
該マイクロミラー装置と該画像形成レンズセットとの間であって、かつ該マイクロミラーのすべてがフラットの状態における該複数のマイクロミラーが該画像ビームを反射して発生する光線の経路上に設けられる遮光板とを含み構成されることを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記画像形成レンズセットが、該マイクロミラー装置に近接した位置に設けられる第１レンズを含み、かつ該遮光板が該第１レンズの表面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
前記遮光板の該画像ビームに対する遮蔽率が０．１％〜３０％であることを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はディジタル光学処理（Digital  Light  Processing、以下ＤＬＰと称する）技術を応用した投影装置に関し、特にゴーストイメージを消去する機能を有する遮光板を具える投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電技術が急激な発展を遂げている今日において、表示装置の市場で、各種異なる技術表示装置が販売されている。プラズマ、もしくは液晶テレビが従来のテレビジョンに取り替わりつつあり、さらに、ホームシアター設備も大きな波紋を投げかけている。ＤＬＰ技術を応用したプロジェクタはコンピュータのモニターの表示画面を直接スクリーンに投影することができ、会議、プレゼンテーションなどの進行が容易になる。このため、従来のスライドフィルムを利用した幻灯機に取り替わろうとしている。また、ＤＬＰ技術を応用した内部投影式テレビは、従来のテレビに比して体積が縮小されるため、市場においてかなりの競争能力を具えたものといえる。
【０００３】
図１に従来のＤＬＰ技術を応用した投影装置を開示する。図面によれば、投影装置１０は光学システム１２と、ＤＭＤ（digital  Micromirror  device）チップ１４と、画像形成レンズセット１６とを含む。光学システム１２はビームをＤＭＤチップ１４に提供し、該ビームはＤＭＤチップ１４によって反射し、かつ調整されて画像を発生させるビームとなる。画像形成レンズ１６は複数の光学レンズによってなり、該画像を発生させるビームは画像形成レンズセット１によってフォーカス、増幅されて、投影装置１０の外部に設けた表示スクリーン（図示しない）に投射される。
【０００４】
光学システム１２は、光源１２１と、カラーホイール１２２と、光学積分器（light integrator）１２３と、光源レンズセット１２４と、反射レンズ１２５と、内部全反射プリズム１２６とを含む。
【０００５】
光源１２１は、通常集光カバーを設ける。また光源１２１から発生するビームは光学積分器１２３内で全反射して均一化され、光源レンズセット１２６によって光線の通路が調整され、さらに反射鏡１２５によって内部全反射プリズム１２６に反射される。
【０００６】
内部全反射プリズム１２６は、ビームを所定の入射角度（通常は約２４°）でＤＭＤチップ１４に入射させるために用いる。カラーホイール１２２は光源１２２と光学積分器１２３との間に設けられ、光源１２１から照射されるビームを順に濾過して赤色、緑色、青色にする作用を有する。よって、投影装置１０から投射される画像がカラーの画像になる。
【０００７】
開示する従来の投影装置１０において、光源レンズセット１２４内の光の経路は画像成形レンズセット１６内の光の経路と平行し、逆方向に進む。よって、反射レンズ１２５によって光線を９０°に反射して内部全反射プリズム１２６に入射させる。係る構造は、従来の投影装置１０の体積を縮小させる効果を有する。当然のことながら、従来の技術において、反射レンズ１２５を用いることなく、光源レンズセット１２４と画像形成レンズセット１６とを垂直に設けた構造も存在する。
【０００８】
また、上述するＤＬＰ技術を応用したプロジェクト装置１０に見られる基本的な構造以外に、３枚のＤＭＤチップを使用した構造も存在する。即ち、それぞれのＤＭＤチップが光源の照射する赤色、緑色、青色の3色にそれぞれ対応する投影装置である。
【０００９】
ＤＬＰ技術の核心的部分はＤＭＤチップにあり、光源１２１から照射される光線は、ＤＭＤチップ１４によって反射され画像を投射するための画像ビームとなる。所謂ＤＭＤとは、Digital  Micro  mirror  Deviceの略である。図２に開示するように、ＤＭＤチップ１４は面積が１４×１４μmで、髪の毛の断面積よりも小さい数十万枚のマイクロミラー１４１を配列してなる。それぞれのマイクロミラー１４１は好ましい反射能力を具える。
【００１０】
図２Ａにマイクロミラー１４１を１枚だけ開示する。マイクロミラー１４１は方形を呈し、対角線（図面におけるａ−ｂ軸）を回転軸として回動自在に設けられる。また、図２Ｂは図２Ａに開示するマイクロミラー１４１を８−８線に切断した断面図であり、かつマイクロミラー１４１の動作を示した説明図である。図面に開示するように、マイクロミラー１４１は、ＯＮの状態において時計回りと逆方向に回転し、ＤＭＤチップ１４と１２°の夾角を形成する位置に至る。この状態において、入射光線Ｌoがマイクロミラー１４１によって反射されると、反射光線Ｒ１は画像形成レンズセット１６を経て投射され、画像を形成する。
【００１１】
また、マイクロミラー１４１は、ＯＦＦの状態において時計回りの方向に回転し、ＤＭＤチップと−１４°の夾角を形成する位置に至る。この状態において、入射光線Ｌoがマイクロミラー１４１によって反射されると、反射光線Ｒ２は画像形成レンズセット１６から離れた方向に進む。
【００１２】
それぞれのマイクロミラー１４１が作動する場合、上述するようにＯＮかＯＦＦのいずれかの状態となる。これはディジタル信号の１ビット毎における０か、１のいずれかに対応する。よってマイクロミラー１４１はてディジタル信号に対する応用に適している。
【００１３】
しかしながら、マイクロミラー１４は、０か１に対応する制御電圧を印加して、はじめて上述する回転を行う。マイクロミラー１４が回転することなく、ＤＭＤチップ１４の平面と平行した状態にある場合、従来の技術においてスタンバイ、もしくはフラット状態と称する。
【００１４】
図３に、従来の技術におけるＤＭＤチップ１４と、画像形成レンズセット１６と、表示スクリーンを開示する。図面によれば、画像形成レンズセット１６がＤＭＤチップ１４からの画像ビームを受けると、該画像ビームをフォーカスし、増幅して表示スクリーンに投射して画像２６を発生させる。ＤＭＤチップ１４内のＯＮの状態にあるマイクロミラー１４１が反射する反射光線Ｒ１（即ち、画像形成レンズセットに入射する画像ビーム）は表示スクリーン２４に投射されて画像２６を発生させる。また、ＤＭＤチップ１４内のＯＦＦの状態にあるマイクロミラー１４１が反射する反射光線Ｒ２は、光線の経路が画像形成レンズセット１６から離れて進む。よって、画像２６に影響を与えることがない。
【００１５】
ＤＭＤチップ１４が実際に作動する場合、万単位のマイクロミラー１４１は絶え間なくＯＮとＯＦＦとに切り換えられる。よって、マイクロミラー１４１は、その回転の動作において、ＯＦＦ→フラット→ＯＮとなる動作か、もしくはＯＮ→フラット→ＯＦＦとなる動作を繰り返す。このように、マイクロミラー１４１の状態切り替えの動作が反復して行われると、画像形成レンズセット１６に入射すべきでないビームが入射する場合がある。
【００１６】
マイクロミラー１４１がＯＮの状態にあって反射する光線Ｒ１こそキャプチャすべき画像ビームであって、マイクロミラー１４１の回転の過程において発生するその他反射光線は、光ノイズ（bias  light）とみなされ、係る光ノイズがいわゆるゴーストイメージ（ghosT  image）を発生させる。ゴーストイメージは、図３に開示するように表示スクリーン２４上において画像２６の一角をなす。但し、ゴーストイメージは画像２６の本来の画像データに存在しない画像であって、投影装置１０においてＯＮの状態にあるマイクロミラー１４１からの反射光線Ｒ１に属しない光ノイズによって形成される画像である。
【００１７】
ＤＬＰ技術をプレゼンテーション用の投影装置などに応用しようと、もしくはホームシアターなどの画像表示装置に応用しようと、ゴーストイメージは少なからぬ影響を与える。プロジェクタについて言えば、プロジェクタの投影する単純なレイアウトの画面において、文字、もしくは単純なラインを表示する場合、ゴーストイメージが発生すると投影される画像が紛らわしくなる。また、プロジェクタの投影する画像は、通常全て白色か、もしくはすべて黒色の面積が比較的大きい部分が存在する。ゴーストイメージはこのような部分において、とくに明らかになる。また、ホームシアターについていえば、映像を再生する場合、映像の再生速度に合わせてマイクロミラーの状態を切り換える率も高くなる。よってゴーストイメージの発生率も高くなる。映像の再生画面は複雑なので、ゴーストイメージを明らかに確認することは少ないが、やはり画像表示の品質に影響を与える。よって、ゴーストイメージはＤＬＰ技術にとって不利な要素である。特に画像の品質を重視する表示装置の市場においては殊更大きな影響を与える。ホームシアター用の投影装置などは商品の競争能力に影響を与えることにもなる。したがって、従来の技術におけるゴーストイメージの改善が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
この発明は、ゴーストイメージの発生を防ぐ機能を具えた投影装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
そこで、本発明者は従来の技術に見られる欠点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、ＤＬＰ技術を応用した投影装置のマイクロミラー装置と該画像形成レンズセットとの間であって、かつ該マイクロミラーのすべてがフラットの状態における該複数のマイクロミラーが該画像ビームを反射して発生する光線の経路上に遮光板を設けてなる投影装置の構造によって課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。
【００２０】
以下、この発明について具体的に説明する。
請求項１に記載する投影装置は、ビームを提供する光源と、
該光源の提供するビームを調整して画像を形成させる画像ビームを発生させるマイクロミラー装置であって、かつマトリクス配列され、異なる制御電圧の印加によって回転してＯＮの状態か、もしくはＯＦＦの状態となり、制御電圧が印加されない状態においてフラットの状態となり、該ＯＮの状態において該画像ビームを反射する複数のマイクロミラーを具えるマイクロミラー装置と、
入射する該画像ビームを投射する画像形成レンズセットと、
該マイクロミラー装置と該画像形成レンズセットとの間であって、かつ該マイクロミラーのすべてがフラットの状態における該複数のマイクロミラーが該画像ビームを反射して発生する光線の経路上に設けられる遮光板とを含み構成される。
【００２１】
請求項２に記載する投影装置は、請求項１における画像形成レンズセットが、該マイクロミラー装置に近接した位置に設けられる第１レンズを含み、かつ該遮光板が該第１レンズの表面に設けられる。
【００２２】
請求項３に記載する投影装置は、請求項１における遮光板の該画像ビームに対する遮蔽率が０．１％〜３０％である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の投影装置は、画像のゴーストイメージの発生を防ぎ、投影される画像の品質を高めるといった利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明は、ゴーストイメージを消去する機能を有する遮光板を具える投影装置を提供するものでであって、ＤＬＰ技術を応用した投影装置のマイクロミラー装置と該画像形成レンズセットとの間であって、かつ該マイクロミラーのすべてがフラットの状態における該複数のマイクロミラーが該画像ビームを反射して発生する光線の経路上に遮光板を設けて構成し、ゴーストイメージを消去するとともに、画像の品質を高めるという目的を達成した。
係る構成の投影装置ついて、その構造と特徴を詳述するために具体的な実施例を挙げ、以下に説明する。
【実施例】
【００２５】
図４にこの発明による投影装置を開示する。この発明による投影装置４０はＤＬＰ技術を応用したものであって、光源システム４２と、マイクロミラー装置４４と、画像形成レンズセット４６と、遮光板４８とを含んでなる。
【００２６】
光源システム４２はビームをマイクロミラー装置４４に提供するものであって、マイクロミラー装置４４は複数（万単の数）のマイクロミラーを具える。即ち、マトリクス配列でマイクロミラー装置４４の表面に設けられ、高原システム４２から照射されるビームを調整、反射し画像ビームを発生させる。画像ビームは画像成型レンズセット４６によってフォーカス、増幅され、投影装置４０の外部に設けられた表示スクリーン（図示しない）に投射される。画像形成レンズセット４６は複数の光学レンズによってなり、かつ画像形成レンズセット４６はマイクロミラー装置４４に近接した位置に設けられる第１レンズ４６１（図５Ａ、５Ｂ参照）を含む。
【００２７】
また、図４に開示するように、マイクロミラーセット４４と画像形成レンズセット４６との間には遮光板４８を設ける。遮光板４８は光ノイズを遮蔽してゴーストイメージの発生を防ぐ作用を有する。
【００２８】
投影装置４０における光源システム４２は、光源４２１と、カラーホイール４２５と、光学積分器４２３と、光源レンズセット４２４と、反射レンズ４２５と、内部全反射プリズム４２５とを具える。光源４２１はランプに集光カバーを設けて構成する。光源４２１から照射されるビームは光学積分器４２３内において全反射して均一化される。内部全反射プリズム４２６はビームを所定の入射角度（通常は２４°）でマイクロミラー装置４４に入射させる作用を有する。カラーホイール４２２は光源４２１と光学積分器４２３との間に設けられ、光源４２１のビームを順に着色して赤色、緑色、青色光線にする。よって、投影装置４０はカラーの画像を投射することができる。
【００２９】
図４に開示するように、光源レンズセット４２４内の光線の経路は画像形成レンズセット４６内の光の通路と平行し、且つ逆方向に進む。よって、反射レンズ４２５によって光線を９０°に反射して内部全反射プリズム４２６に入射させる。係る構造は、投影装置４０の体積を縮小させる効果を有する。当然のことながら、反射レンズ４２５を用いない実施の形態であってもよく、当業者の熟知する技術であって、其の他ビームを適宜な角度でマイクロミラー装置４４に入射させる目的を達成できる実施の形態であってもよい。
【００３０】
この発明による投影装置４０の遮光板４８は、投影装置４０が形成する画像からゴーストイメージを消去することを目的とする。従来の技術に関する説明で述べたように、図３の表示スクリーン２４上において、ゴーストイメージ２６１は通常は象２６の一角として形成される。理想の状態においては、画像ビームのみが画像形成レンズセット１６に入射する。即ち、ＯＮの状態におけるマイクロミラー１４１に反射されるビームである。但し、実際には其の他の光ノイズも画像形成レンズセット１６に進入し、図３に開示する画像２６のゴーストイメージ２６１を形成する原因となる。
【００３１】
一般に、ゴーストイメージの形成は、マイクロミラー装置内のマイクロミラーの状態を反復して切り換えることが原因とされている。マイクロミラーをＯＦＦの状態に切り換えた場合、反射光線は画像形成レンズセットに入射しないが、マイクロミラーをＯＮ→フラット→ＯＦＦ、もしくはＯＦＦ→フラット→ＯＮに切り換える過程において一部の反射光線が画像形成レンズセットに入射して光ノイズを形成する。
【００３２】
そこで、この発明においては、マイクロミラーがＯＮの状態とＯＦＦの状態との間において切り換わる過程において、必然的にスタンバイ状態（フラット状態）が介在することから、光ノイズを遮蔽する遮光板４８を設けた。
【００３３】
図５Ａには、マイクロミラー装置の、すべてのマイクロミラーがＯＮの状態にある場合の光線の経路を開示する。また、図５Ｂには、マイクロミラー装置の、すべてのマイクロミラーがＯＦＦの状態にある場合の光線の経路を開示する。図示におけるＬ１は個別の状態における上端縁の光線の経路であって、Ｌ２は個別の状態における中央の光線の経路であって、Ｌ３は個別の状態における下端縁の光線の経路をそれぞれ表わす。画像形成レンズセット４６の第１レンズ４６１は、先に反射光を受けてビームを画像形成レンズセット４６に進入させる。
【００３４】
図５Ｂに開示するように、マイクロミラー装置４４に制御電圧が引火されていない状態において、すべてのマイクロミラーはフラットの状態にあった場合、その反射光線の経路を確認し、遮光板４８を該経路上に設ける。即ち、図５Ｂに開示する上端縁の光線経路であるＬ１と下端縁光線経路であるＬ３の間に設ける。よって、投影装置４０から投影される画像は、ゴーストイメージが消去され、従来の技術における欠点が明らかに改善されている。
【００３５】
しかしながら、各種の異なる実施形態において、マイクロミラー装置４４と画像形成レンズセット４６の位置が項となる場合がある。よって、図５Ａ、図５Ｂに開示するように、ＯＮの状態における反射光線と、フラットの状態における反射光線の光線経路とが重なりあう比率もそれぞれことなる。かかる両状態の反射光線の光線通路が重なる比率が高いほど、遮光板４８を設けることについてＯＮの状態の反射光線に対する影響を考慮しなければならない。ゴーストイメージを消去することを目的とし、実際には投影装置４０の画像表示の品質に影響を与えることになる恐れがあるからである。
【００３６】
図６Ａは、図５Ａ、図５Ｂに開示する第１レンズ４６１に係る説明図である。図面によればＯＮの状態の反射光線ＬＯＮとフラットの状態の反射光線ＬＦとを画像形成レンズセット４６の第１レンズ４６１に投射すると、光線の経路の５０％が重なり合う。係る状況にあってはフラットの状態における反射光線ＬＦをすべて遮蔽すると、第１レンズ４６１に入射するＯＮの状態の反射光ＬＯＮが不足する。このため、後続の画像形成に影響を与える。よって、この発明の他の実施形態として、フラット状態における反射光線ＬＦの中央の光線経路Ｌ２を基準点とし、遮光板４８を中央の光線経路Ｌ２以下の位置に設ける。よって投影装置４０の画像の品質を維持するという前提の下において、ゴーストイメージを効率良く消去することができる。
【００３７】
図６Ｂは、図６Ａに開示する遮光板４８と画像形成レンズセット４６の斜視図である。即ち遮光板４８を画像形成レンズセット４６の第１レンズの表面（マイクロミラー装置４４に近接した位置）に設ける実施形態を開示したものである。但し、其の他実施の形態として遮光板４８を第１レンズ４６１の他面（図示しない）に設けるか、もしくはマイクロミラー装置４４と第１レンズ４６１との間に設けてもよい（図４参照）。
【００３８】
ここで、特に説明すべきことは、この発明は遮光板４８をフラット状態の反射光線ＬＦの光線経路に設けるか、もしくは部分的な光経路上に設け、遮光板４８が投影装置４０の投影する画像に対する影響を最小限に抑えることである。この発明の投影装置４０において、９９．９％〜７０％のＯＮの状態の反射光線が遮光板４８によって遮蔽されることなく、投影装置４０から投射されることを必要とする。言い換えれば、マイクロミラー装置４４のすべてのマイクロミラーがＯＮの状態にある場合、遮光板４８の画像ビームを遮蔽する比率は３０％以下となる。
【００３９】
以上をまとめると、この発明の投影装置４０ｈは、従来の技術におけるゴーストイメージが発生するといった欠点を改善することができる。この発明は独特な遮光板４８を利用してゴーストイメージを発生させる光ノイズを消去することができる。また、この発明は、マイクロミラー装置４４に制御電圧が印加されていない状態において遮光板４８を設ける最も好ましい位置を決定する。よって、各種異なる投影装置の実施形態においても（画像形成レンズセットとマイクロミラー装置との間の距離がそれぞれ異なる場合がある）この発明の精神を以って遮光板４８を設けることができ、この発明のゴーストイメージを発生させる光ノイズを消去する目的を達成することができる。
【００４０】
以上はこの発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の技術によるＤＬＰ技術の投影装置の構造を示した説明図である。
【図２】従来の技術におけるＤＭＤチップを示した説明図である。
【図２Ａ】マイクロミラーを示した平面説明図である。
【図２Ｂ】マイクロミラーの動作を示した説明図である。
【図３】従来のＤＬＰ技術の投影装置におけるＤＭＤチップチップと画像形成レンズセットと表示スクリーンを示した説明図である。
【図４】この発明における投影装置の構造を示した説明図である。
【図５Ａ】マイクロミラーがすべてＯＮの状態にある場合の反射光線の経路を示した説明図である。
【図５Ｂ】マイクロミラーがすべてＯＦＦの状態にある場合の反射光線の経路を示した説明図である。
【図６Ａ】第１レンズと反射光線を示した説明図である。
【図６Ｂ】図６Ａに開示する遮光板と画像形成レンズセットを示した斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０、４０  投影装置
１２、４２  光源システム
１２１、４２１  光源
１２２、４２２  カラーホイール
１２３、４２３  光学積分器
１２４、４２４  光源レンズセット
１２４、４２５  反射レンズセット
１２６、４２６  内部全反射プリズム
１４   ＤＭＤチップ
１４１   マイクロミラー
１６、４６  画像形成レンズセット
２４   画像表示スクリーン
２６   画像  
２６１   ゴーストイメージ
４４   マイクロミラー装置
４６１   第１レンズ
４８   遮光板
【図１】
2006023742.tif 000003
【図２】
2006023742.tif 000004
【図２Ａ】
2006023742.tif 000005
【図２Ｂ】
2006023742.tif 000006
【図３】
2006023742.tif 000007
【図４】
2006023742.tif 000008
【図５Ａ】
2006023742.tif 000009
【図５Ｂ】
2006023742.tif 000010
【図６Ａ】
2006023742.tif 000011
【図６Ｂ】
2006023742.tif 000012