(57)【要約】【課題】  ＤＭＤのカバーに形成される透過部と遮光部の境界で発生する有害光を抑制する。【解決手段】  ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）には、マトリックス状に配列された複数のミラーユニットからなる略矩形状の素子面が形成されており、その前面には、中央部に照明光を素子面に透過させる透過部が設けられた遮光カバーが配置されている。照明光は、ロッドインテグレータ３６を含む照明光学系から出射されて前記素子面へ入射される。ロッドインテグレータ３６の出射面３６ａの近傍には、照明光の一部を規制するマスク板４１が配置されている。マスク開口４１ａは、略菱形に形成されている。ＤＭＤへ入射する照明光の光軸ＬＡは、素子面の法線Ｎに対して傾いており、マスク開口４１ａを透過した照明光は、素子面上の照明領域の形状が、略矩形状に整形される。【選択図】        図３
2006065202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を反射する多数のミラー素子がマトリックス状に配列された略矩形状の素子面を有し、画素の映像信号に応じて各ミラー素子を変位させることで、前記素子面の法線に対して角度を付けて入射される照明光を光変調して画像光を生成するマイクロミラーデバイスとを備え、前記画像光をスクリーンに投映して画像を表示する投写型画像表示装置において、
前記照明光学系は、前記素子面に入射する照明光の照度を均等化するロッドインテグレータと、このロッドインテグレータの光出射面付近に配置され、前記素子面の形状に対応して略矩形状に形成されたマスク開口を備えたマスク板とを備えており、前記マスク開口を通過して前記素子面に入射する前記照明光の照明領域が、前記素子面の形状に対応して略矩形状となるように、前記マスク開口を略菱形に形成したことを特徴とする投写型画像表示装置。
【請求項２】
照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を反射する多数のミラー素子がマトリックス状に配列された略矩形状の素子面を有し、画素の映像信号に応じて各ミラー素子を変位させることで、前記素子面の法線に対して角度を付けて入射される照明光を光変調して画像光を生成するマイクロミラーデバイスとを備え、前記画像光をスクリーンに投映して画像を表示する投写型画像表示装置において、
前記照明光学系は、前記素子面に入射する照明光の照度を均等化するロッドインテグレータと、このロッドインテグレータの光出射面付近に配置され、前記素子面の形状に対応して略矩形状に形成されたマスク開口を備えたマスク板とを備えており、前記マスク開口を通過して前記素子面に入射する前記照明光の照明領域が、前記素子面の形状に対応して略矩形状となるように、前記光出射面から出射する照明光の出射光軸に対して前記マスク板を傾けて配置したことを特徴とする投写型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系から入力された光をデジタル・マイクロミラー・デバイス（以下、「ＤＭＤ」と称する）によって光変調して画像光をスクリーンに投映させる投写型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明光学系から出力される照明光を、ＤＭＤで受光してこれを光変調することにより画像光を生成し、生成された画像光を投映光学系を介してスクリーンに投映させる投写型画像表示装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。ＤＭＤは、受光した照明光を投映光学系に向けて反射させるオン位置と、投映光学系から外れた方向に向けて反射させるオフ位置との間で変位する光反射角可変ミラー素子（以下、単にミラー素子という）をマトリックス状に多数個配列したものである。このＤＭＤは、映像信号に応じて駆動され、画素を明るく表示させる場合にはミラー素子をオン位置に移動し、暗く表示させる場合にはミラー素子をオフ位置に移動する。こうして照明光の反射方向を制御することで、映像信号に応じた光変調を行う。
【０００３】
図５に示すように、ＤＭＤ１０１は、多数のミラー素子が配列されたミラーユニット１０２が取り付けられる基板１０３と、この基板１０３の前面を多うカバー１０６とからなる。ミラーユニット１０２の周囲には、該ユニット１０２と駆動回路とをワイヤによって結線するためのボンディングパッド１０４が設けられている。このボンディングパッド１０４が露呈されていると、外観上の見栄えもよくない上、照明光がボンディングパッド１０４で乱反射して有害光を発生する。このため、カバー１０６には、ミラーユニット１０２の素子面１０２ａの前方に対応する中央部に配置され、素子面１０２ａへ向かう照明光を透過させる透過部１０７と、この透過部１０７の周囲に、前記素子面１０２ａの周囲へ向かう照明光を遮る遮光部１０８とが設けられている。カバー１０６は、例えば、透明なガラス１０６ａの裏面に、枠形に遮光膜１０６ｂをコーティングしたものであり、コーティングが施されていない部分が透過部１０７となる。透過部１０７の形状は、素子面１０２ａの形状に合わせて、略矩形状に形成されており、素子面１０２ａ以外の部分が遮光部１０８によって覆われるようにしている。こうすることで、外観上の見栄えをよくするとともに、ボンディングパッド１０４に起因して発生する有害光が防止される。
【０００４】
しかし、こうしたカバー１０６を設けても、照明光の照明領域が、前記透過部１０７をはみ出してしまうと、透過部１０７と遮光部１０８の境界で照明光が乱反射して、有害光が発生してしまう。このため、照明光学系の出射部付近には、ＤＭＤ１０１の受光面に照射される照明光の照明領域の形状が前記透過部１０７の形状に合うように略矩形状のマスク開口が形成されたマスク板が配置される（例えば、下記特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５０７７５号公報
【特許文献２】特開平８−２２７０３４号公報
【特許文献３】特開平１０−２５３９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＤＭＤ１０１は、上述したとおり、素子面１０２ａを構成する各ミラー素子が可動軸回りに回転し、しかも、その可動軸は、素子面の外形を構成する辺に対して斜めに４５°傾けて配置される。このような姿勢で配置された各ミラー素子の反射効率を考慮すると、素子面１０２ａへ入射する照明光の照明光軸ＬＡを、素子面１０２ａの法線Ｎに対して角度を付けて入射させるのが好ましい。しかし、照明光軸ＬＡを傾けると、ＤＭＤ１０１の受光面上の照明領域１１０が矩形とはならず、略菱形に変形してしまう。このため、照明領域１１０を透過部１０７内に収めつつ、素子面１０２ａの全面をカバーすることが難しく、透過部１０７と遮光部１０８の境界に起因して発生する有害光を抑えることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、ＤＭＤのカバーに形成される透過部と遮光部の境界で発生する有害光を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の投写型画像表示装置は、照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を反射する多数のミラー素子がマトリックス状に配列された略矩形状の素子面を有し、画素の映像信号に応じて各ミラー素子を変位させることで、前記素子面の法線に対して角度を付けて入射される照明光を光変調して画像光を生成するマイクロミラーデバイスとを備え、前記画像光をスクリーンに投映して画像を表示する投写型画像表示装置において、前記照明光学系は、前記素子面に入射する照明光の照度を均等化するロッドインテグレータと、このロッドインテグレータの光出射面付近に配置され、前記素子面の形状に対応して略矩形状に形成されたマスク開口を備えたマスク板とを備えており、前記マスク開口を通過して前記素子面に入射する前記照明光の照明領域が、前記素子面の形状に対応して略矩形状となるように、前記マスク開口を略菱形に形成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の別の投写型画像表示装置は、照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を反射する多数のミラー素子がマトリックス状に配列された略矩形状の素子面を有し、画素の映像信号に応じて各ミラー素子を変位させることで、前記素子面の法線に対して角度を付けて入射される照明光を光変調して画像光を生成するマイクロミラーデバイスとを備え、前記画像光をスクリーンに投映して画像を表示する投写型画像表示装置において、前記照明光学系は、前記素子面に入射する照明光の照度を均等化するロッドインテグレータと、このロッドインテグレータの光出射面付近に配置され、前記素子面の形状に対応して略矩形状に形成されたマスク開口を備えたマスク板とを備えており、前記マスク開口を通過して前記素子面に入射する前記照明光の照明領域が、前記素子面の形状に対応して略矩形状となるように、前記光出射面から出射する照明光の出射光軸に対して前記マスク板を傾けて配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ミラー素子がマトリックス状に配列された略矩形状のマイクロミラーデバイスを有する投写型画像表示装置において、照明光学系を構成するロッドインテグレータの光出射部付近に配置されたマスク板のマスク開口を、略菱形に形成したり、前記マスク板を前記照明光学系の出射光軸に対して傾けて配置するから、前記照明領域の形状を略矩形に整形することができるので、ＤＭＤのカバーに形成される透過部と遮光部の境界で発生する有害光を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、投写型画像表示装置１０の構成を概略的に示す構成図である。投写型画像表示装置１０は、図示しないマイクロコンピュータによって、投映ユニット１４を映像信号に基づいて駆動することにより、その投映画像をスクリーン１２に投映する。投映ユニット１４の光学系は、光源部２２，照明光学系，全反射プリズム２４，ＤＭＤ２６，投映光学系２７を備えている。投映ユニット１４は、３色の画像光を１つのＤＭＤ２６で生成する単板式を採用している。
【００１２】
投映光学系２７は、鏡筒内に、投映レンズ、変倍や焦点調節を行うためのレンズ移動機構、絞り機構などを組み込んだものであり、ＤＭＤ２６によって生成された画像光を、スクリーン１２上に結像する。
【００１３】
光源部２２は、光源３１と、この光源３１が放射する照明光を照明光学系に向けて反射するリフレクタ３２とからなる。光源３１としては、例えば、キセノン管や水銀灯などの白色光源が使用される。照明光学系は、コンデンサレンズ３３，カラーホイール３４，ロッドインテグレータ３６，リレーレンズ３７，３８からなる。
【００１４】
カラーホイール３４は、光源部２２から放射されコンデンサレンズ３３によって集光された照明光束をＢ，Ｇ，Ｒの３色に時分割で分離する。カラーホイール３４は、略円板形状の基板に、Ｂ光のみを透過するＢフイルタ，Ｇ光のみを透過するＧフイルタ，Ｒ光のみを透過するＲフイルタの３色のフイルタを基板の回転中心からほぼ等距離に配置したものである。カラーホイール３４は、その回転開始のタイミングや回転速度が、前記マイクロコンピュータによって制御される。このカラーホイール３４が回転することにより、各色のフイルタが選択的に光路内に順次挿入される。これにより、照明光がＢ，Ｇ，Ｒの３色に時分割で色分離され、分離された各色の光が順次ＤＭＤ２６に向けて照射される。
【００１５】
ロッドインテグレータ３６は、カラーホイール３４で分離された各色の光束の密度を均等化することにより、ＤＭＤ２６の受光面の光強度分布を、その中心から周辺部まで均一にする。ロッドインテグレータ３６は、例えば、ガラス製のロッドの内部に万華鏡を形成したものである。ロッドインテグレータ３６に入射した光束は、その内部で全反射を繰り返して重畳され、そこから射出する光束の密度が均一化される。
【００１６】
ロッドインテグレータ３６を出射した照明光は、リレーレンズ３７，３８によって中継されて、反射ミラー４２を介して、全反射プリズム２４へ入射される。反射ミラー４２は、照明光束を、その照明光軸ＬＡを９０°屈曲させて、全反射プリズム２４に向けて反射する。全反射プリズム２４は、反射ミラー４２からＤＭＤ２６へ入射する入射光と、ＤＭＤ２６で反射する反射光とを分離するためのものである。全反射プリズム２４は、例えば、異なる屈折率を持つ２つの三角プリズムから構成されており、それら２つの三角プリズムの境界に反射面２４ａが形成される。入射光は、入射角が臨界角よりも大きいため、反射面２４ａで全反射してＤＭＤ２６へ入射する。他方、ＤＭＤ２６で反射した反射光は、その入射角が臨界角よりも小さいため、反射面２４ａを透過する。
【００１７】
ＤＭＤ２６は、受光面に画素に対応する多数のミラー素子がマトリックス状に配列されている。各ミラー素子は、前記映像信号に基づいて、その角度が変化されることにより、受光した照明光の反射方向を変化させる。画素を明るく表示させる場合には、ミラー素子をオン位置に変位させて受光した光をｏｎ光として投映光学系２７に向けて反射させる。他方、画素を暗く表示する場合には、ミラー素子をオフ位置に変位させて受光した光をｏｆｆ光として投映光学系２７から外れた方向に向けて反射させる。画像光は、投映光学系２７に向かうｏｎ光の集合により構成される。
【００１８】
図２に示すように、ＤＭＤ２６は、多数のミラー素子から構成されるミラーユニット４６が設けられた基板４７と、この基板４７の前面を覆うカバー４８とからなる。ミラーユニット４６の周囲には、結線用のボンディングパッド４９が設けられている。カバー４８は、例えば、透明なガラス板で形成されており、透過部４８ａを通じて照明光を素子面４６ａに入射させる。透過部４８ａの周囲は、ボンディングパッド４９を覆うように、遮光部４８ｂが形成されている。遮光部４８ｂは、例えば、遮光膜をコーティングすることにより形成される。透過部４８ａは、素子面４６ａの形状に対応して、略矩形状をしており、その外形サイズは、素子面４６ａよりもひとまわり大きい。これにより、素子面４６ａの全面に照明光が照射されるようにしている。
【００１９】
各ミラー素子は、その回動軸を素子面の外形を構成する辺に対して約４５°傾けた姿勢で、換言すれば、回動軸が素子面４６ａの対角線とほぼ一致する姿勢で、配置されている。そのため、各ミラー素子の反射効率を考慮して、素子面４６ａに対して照射される照明光は、素子面４６ａの法線Ｎ（ＯＮ光の光軸）に対して角度を付けて、素子面４６ａに対して斜め方向から入射される。
【００２０】
図３に示すように、ロッドインテグレータ３６の光出射面３６ａ付近には、マスク板４１が配置されている。マスク板４１は、ロッドインテグレータ３６からの照明光の出射光軸ＯＡに対して、その板面が垂直になるように配置されている。マスク板４１は、ロッドインテグレータ３６から出射する照明光束の一部を規制して、ＤＭＤ２６に入射する照明光の照明領域５１（図２参照）を整形する。マスク板４１は、遮光性を備えており、その中央部に形成されるマスク開口４１ａを除いて光を遮断する。これにより、マスク開口４１ａの形状に応じて照明光束の一部が規制される。マスク開口４１ａは、一方の対角線が他方の対角線よりも長い略菱形に形成されている。これにより、ＤＭＤ２６へ入射する照明光の素子面４６ａ上の照明領域５１の形状が、素子面４６ａの形状に対応して略矩形になるようにしている。
【００２１】
上述したとおり、照明光軸ＬＡは、素子面４６ａの法線Ｎに対して傾いているので、従来のように、マスク開口の形状を素子面４６ａの形状に対応するように略矩形に形成すると、照明光軸ＬＡの傾きによって、素子面４６ａ上の照明領域５１の形状が略菱形に変形してしまう。そこで、本発明では、照明光軸ＬＡの傾きに応じて、マスク開口４１ａの形状を略菱形に形成することで、素子面４６ａ上の照明領域５１の形状が、素子面４６ａの形状に合わせて略矩形になるようにしている。すなわち、マスク開口４１ａを通過した照明光束が素子面４６ａに照射されると、照明光軸ＬＡの傾きによって、前記照明領域５１の形状は、一方の対角線が伸びて、他方が縮む。マスク開口４１ａの形状は、素子面４６ａ上で伸びる側の対角線が短く、縮む側の対角線が長い略菱形に形成されているので、素子面４６ａ上の照明領域５１の形状が略矩形になる。
【００２２】
こうすることで、照明領域５１の形状と、素子面４６ａ及び透過部４８ａの形状とが略相似形となるので、素子面４６ａの全面に照明光を照射させるとともに、照明光の照明領域５１を透過部４８ａ内に収めやすくしている。これにより、照明領域５１が透過部４８ａからはみ出すことがなくなるので、透過部４８ａと遮光部４８ｂとの境界域で反射する有害光が防止される。
【００２３】
上記実施形態では、マスク板に形成されるマスク開口の形状を略菱形にしてＤＭＤ上の照明領域の形状を略矩形になるように整形することで、有害光の発生を防止しているが、図４（Ａ）に示す照明光学系のように、マスク板７１を、ロッドインテグレータ３６から出射する出射光軸ＯＡに対して傾けたり回転させることで、ＤＭＤの受光面上の照明領域の形状が矩形になるようにしてもよい。図４（Ｂ）に示すように、マスク板７１のマスク開口４１ａの形状は、上記第１実施形態と異なり、略菱形ではなく、略矩形状である。このマスク開口７１ａは、全反射プリズム２４からＤＭＤ２６へ入射する照明光の入射光軸の角度に応じて、出射光軸に対して傾けたり回転させて配置される。これにより、本来、菱形になってしまうＤＭＤ２６の受光面上の照明領域の形状が、矩形に整形される。さらに、上述の第１実施形態のマスク開口の変形と、第２実施形態のマスク板の傾斜配置とを併用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】投写型画像表示装置の構成図である。
【図２】ＤＭＤの説明図である。
【図３】マスク板の説明図である。
【図４】マスク板を傾けて照明領域を整形する例である。
【図５】従来のＤＭＤの説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  投写型画像表示装置
１４  投映ユニット
２６  ＤＭＤ
４１  マスク板
４１ａ  マスク開口
４６  ミラーユニット
４６ａ  素子面
４８  カバー
４８ａ  透過部
４８ｂ  遮光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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