(57)【要約】ＯＮ／ＯＦＦ制御される各マイクロミラーＭＲ（以下「ＭＲ」）の駆動を２軸に関して行うデジタルマイクロミラーデバイスＤＰ（以下「ＤＰ」）と、照明光Ｌ１を反射してＤＰに導くとともにＯＮ状態のＭＲで反射されたＯＮ光Ｌ２を透過する照明光反射面１１を有する第１プリズムＰ１と、ＯＦＦ状態のＭＲで反射されたＯＦＦ光Ｌ３を反射するとともにＯＮ状態のＭＲで反射されたＯＮ光Ｌ２を透過するＯＦＦ光反射面２１を有する第２プリズムＰ２と、第２プリズムＰ２から出射されたＯＮ光Ｌ２が入射して投影側に射出する第３プリズムＰ３と、を備え、照明光反射面１１及びＯＦＦ光反射面２１の投影側にはそれぞれエアーギャップＡＧ１、ＡＧ２が形成され、照明光Ｌ１の光軸ＡＸ１とＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２とに平行な第１平面ＰＬ１がＯＦＦ光反射面２１の法線Ｎ１とＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に平行なＤＰの法線とに平行な第２平面ＰＬ２に略直交する、光学ユニット。
2016140105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロミラーからなる画像表示面において各前記マイクロミラーの面の傾きがＯＮ／ＯＦＦ制御されて照明光を強度変調することにより画像を形成し、ＯＮ／ＯＦＦ制御される各前記マイクロミラーの駆動を２軸に関して行うデジタル・マイクロミラー・デバイスと、  照明光を反射して前記デジタル・マイクロミラー・デバイスに導くとともにＯＮ状態の前記マイクロミラーで反射されたＯＮ光を透過する照明光反射面を有する第１プリズムと、  ＯＦＦ状態の前記マイクロミラーで反射されたＯＦＦ光を反射するとともにＯＮ状態の前記マイクロミラーで反射されたＯＮ光を透過するＯＦＦ光反射面を有する第２プリズムと、  第２プリズムから出射されたＯＮ光が入射して投影側に射出する第３プリズムと、  を備えた光学ユニットであって、  前記照明光反射面及び前記ＯＦＦ光反射面の投影側にはエアーギャップが形成され、  照明光の光軸とＯＮ光の光軸とに平行な第１平面が前記ＯＦＦ光反射面の法線とＯＮ光の光軸に平行な前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線とに平行な第２平面に略直交することを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
各前記マイクロミラーは第１平面に対して離れる方向にＯＦＦ光を反射するとともに、第２プリズムが第１平面に対して一方の領域にＯＦＦ光の光軸を含んで第１平面に対向する出射面からＯＦＦ光を出射し、該領域の第１平面に交差する端面がＯＦＦ光を反射して前記出射面に導く反射面から成ることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項３】
第２プリズムの前記出射面に離れて対向する光吸収部材を設けたことを特徴とする請求項２に記載の光学ユニット。
【請求項４】
以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学ユニット。  θａ≧θ１≧θｂ・・・（１）  ただし、  θａ＝ｃｏｓ-1√［ｓｉｎ2θＦ／｛ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2（α−２・β）｝］−ｓｉｎ-1√［（ｎ2−１）／｛ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2（α−２・β）｝］  θｂ＝ｃｏｓ-1√［｛ｃｏｓθＦ・ｃｏｓα・ｓｉｎ（２・γ）−ｓｉｎθＦ・ｃｏｓ（２・γ）｝2／（ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2α）］−ｓｉｎ-1√｛（ｎ2−１）／（ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2α）｝  θＦ＝ｓｉｎ-1（１／２・Ｆ）  であり、  α：前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの入射光の光軸と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  β：ＯＮ状態の前記マイクロミラーの法線と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  γ：ＯＦＦ状態の前記マイクロミラーの法線と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  ｎ：第２プリズムの屈折率、  Ｆ：Ｆナンバー、  θ１：前記ＯＦＦ光反射面の法線と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  である。
【請求項５】
以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項４に記載の光学ユニット。  θｃ≧θ２≧θｄ・・・（２）  ただし、  θｃ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ１）＋ｓｉｎ-1｛ｓｉｎ（α−θＦ−２・β）／ｎ１｝  θｄ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ１）−ｓｉｎ-1｛ｓｉｎ（α−θＦ）／ｎ１｝  θＦ＝ｓｉｎ-1（１／２・Ｆ）  であり、  ｎ１：第１プリズムの屈折率、  θ２：前記照明光反射面の法線と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  である。
【請求項６】
以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学ユニット。  θｃ≧θ２≧θｄ・・・（２）  ただし、  θｃ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ１）＋ｓｉｎ-1｛ｓｉｎ（α−θＦ−２・β）／ｎ１｝  θｄ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ１）−ｓｉｎ-1｛ｓｉｎ（α−θＦ）／ｎ１｝  θＦ＝ｓｉｎ-1（１／２・Ｆ）  であり、  α：前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの入射光の光軸と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  β：ＯＮ状態の前記マイクロミラーの法線と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  ｎ１：第１プリズムの屈折率、  Ｆ：Ｆナンバー、  θ２：前記照明光反射面の法線と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  である。
【請求項７】
前記マイクロミラーで反射したＯＮ光が第１プリズム、第２プリズム及び第３プリズムの順に透過し、前記マイクロミラーで反射したＯＦＦ光が第１プリズムを介して第２プリズムに入射することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光学ユニット。
【請求項８】
第１プリズムから出射される照明光が第２プリズムを介して前記マイクロミラーに導かれ、  前記マイクロミラーで反射したＯＮ光は第２プリズム、第１プリズム及び第３プリズムの順に透過することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光学ユニット。
【請求項９】
第１プリズム及び第２プリズムは第３プリズムのＯＮ光を投影側へ出射する出射面に対して突出しないことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光学ユニット。
【請求項１０】
光源と、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の光学ユニットと、前記光学ユニットに向けて照明光を出射する照明光学系と、前記デジタル・マイクロミラー・デバイスに表示された画像をスクリーンに拡大投影する投影光学系とを備えたことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は２軸に関してマイクロミラーの駆動を行うデジタル・マイクロミラー・デバイス(digital  micromirror  device)を有する光学ユニット及びそれを備えたプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の光学ユニットは特許文献１、２に開示されている。特許文献１の光学ユニットはプロジェクターに搭載され、デジタル・マイクロミラー・デバイス、第１プリズム、第２プリズム及び第３プリズムを有する。デジタル・マイクロミラー・デバイスは反射型画像表示素子であり、複数の微小なマイクロミラーから成る画像表示面を有する。【０００３】  第１プリズムは画像投影側にエアーギャップを有して照明光を反射する照明光反射面を備え、照明光反射面で反射した照明光はデジタル・マイクロミラー・デバイスに導かれる。デジタル・マイクロミラー・デバイスは各マイクロミラーの面の傾きがＯＮ／ＯＦＦ制御されて照明光を強度変調することにより画像を形成する。ＯＮ／ＯＦＦ制御される各マイクロミラーの駆動は１軸に関して行われ、ＯＮ状態のマイクロミラーの傾き角度とＯＦＦ状態のマイクロミラーの傾き角度は異なっている。【０００４】  ＯＮ状態のマイクロミラーで反射したＯＮ光及びＯＦＦ状態のマイクロミラーで反射したＯＦＦ光は照明光反射面を透過して第２プリズムに入射する。第２プリズムはＯＮ状態のマイクロミラーで反射したＯＮ光を透過するとともにＯＦＦ状態のマイクロミラーで反射したＯＦＦ光を全反射するＯＦＦ光反射面を有する。ＯＦＦ光反射面の画像投影側にはエアーギャップが設けられている。ＯＦＦ光反射面を透過したＯＮ光は第３プリズムに入射する。第３プリズムは第２プリズムから入射したＯＮ光を画像投影側に射出する。これにより、画像が投影される。この時、デジタル・マイクロミラー・デバイスで反射するＯＮ光の光軸は第１プリズム、第２プリズム及び第３プリズムの厚み方向の中心面上に配される。また、デジタル・マイクロミラー・デバイスで反射するＯＦＦ光の光軸は第１プリズム及び第２プリズムの厚み方向の中心面上に配される。【０００５】  投影画像に使用されないＯＦＦ光（不要光）が投影レンズに入射すると、ゴースト光が発生する。また、ＯＦＦ光が投影レンズに入射すると投影レンズの局所的な温度上昇が発生し、投影レンズの結像性能が低下する。これにより、投影画像のコントラストが低下する。特許文献１の光学ユニットによれば、ＯＦＦ光は第２プリズムのＯＦＦ光反射面で反射してＯＮ光とは異なる方向に射出される。これにより、ＯＦＦ光が画像投影側に射出されず、投影画像のＯＦＦ光によるコントラストの低下を防止することができる。【０００６】  また、直交する２軸に関してマイクロミラーの駆動を行うデジタル・マイクロミラー・デバイス(Tilt  &  Roll  Pixel  DMD)が非特許文献１に開示されている。このデジタル・マイクロミラー・デバイスでは、各マイクロミラーはＯＦＦ光の光軸がＯＮ光の光軸と照明光の光軸とを含む平面に対して離れる方向にＯＦＦ光を反射する。このため、２軸制御のデジタル・マイクロミラー・デバイスを上記特許文献１、２の光学ユニットに搭載することにより、投影画像の輝度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６４５４４１７号明細書
【特許文献２】米国特許第６８４０６３４号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】TEXAS  INSTRUMENTS、“DLP  Tilt  &  Roll  Pixel  Architecture  and  DLP  IntelliBrightTM”、［online］、［平成２６年１０月３日検索］、インターネット＜URL：http://www.dlp.com/pico-projector/pico-product-developers/2trp-chip.aspx＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  上記特許文献１の光学ユニットに２軸制御のデジタル・マイクロミラー・デバイスを搭載すると、第１プリズムの照明光反射面及び第２プリズムのＯＦＦ光反射面の画像投影側にはエアーギャップが設けられているため、照明光反射面及びＯＦＦ光反射面を透過したＯＮ光は屈折した後にそれぞれ第２プリズム及び第３プリズムに入射する。このため、ＯＮ光の光軸方向で非点隔差が発生し、光学ユニットの結像性能が劣化する問題があった。【００１０】  一方、エアーギャップを狭くすると非点隔差は低減されるが、照明光反射面及びＯＦＦ光反射面の面精度や熱的変形により照明光反射面やＯＦＦ光反射面の投影側の一部がそれぞれ第２プリズムや第３プリズムに接触するおそれがある。この場合、照明光反射面及びＯＦＦ光反射面の反射性能が低下する。また、エアーギャップを省くとエアーギャップに起因する非点隔差は無くなるが、照明光反射面による照明光とＯＮ光との分離及びＯＦＦ光反射面によるＯＮ光とＯＦＦ光との分離が達成できなくなる。【００１１】  本発明は、結像性能を向上できる光学ユニット及びそれを用いたプロジェクター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】
【００１２】  上記目的を達成するために本発明は、複数のマイクロミラーからなる画像表示面において各前記マイクロミラーの面の傾きがＯＮ／ＯＦＦ制御されて照明光を強度変調することにより画像を形成し、ＯＮ／ＯＦＦ制御される各前記マイクロミラーの駆動を２軸に関して行うデジタル・マイクロミラー・デバイスと、  照明光を反射して前記デジタル・マイクロミラー・デバイスに導くとともにＯＮ状態の前記マイクロミラーで反射されたＯＮ光を透過する照明光反射面を有する第１プリズムと、  ＯＦＦ状態の前記マイクロミラーで反射されたＯＦＦ光を反射するとともにＯＮ状態の前記マイクロミラーで反射されたＯＮ光を透過するＯＦＦ光反射面を有する第２プリズムと、  第２プリズムから出射されたＯＮ光が入射して投影側に射出する第３プリズムと、  を備えた光学ユニットであって、  前記照明光反射面及び前記ＯＦＦ光反射面の投影側にはエアーギャップが形成され、  照明光の光軸とＯＮ光の光軸とに平行な第１平面が前記ＯＦＦ光反射面の法線とＯＮ光の光軸に平行な前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線とに平行な第２平面に略直交することを特徴としている。【００１３】  また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、各前記マイクロミラーは第１平面に対して離れる方向にＯＦＦ光を反射するとともに、第２プリズムが第１平面に対して一方の領域にＯＦＦ光の光軸を含んで第１平面に対向する出射面からＯＦＦ光を出射し、該領域の第１平面に交差する端面がＯＦＦ光を反射して前記出射面に導く反射面から成ると好ましい。【００１４】  また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、第２プリズムの前記出射面に離れて対向する光吸収部材を設けると好ましい。【００１５】  また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、以下の条件式（１）を満たすと好ましい。  θａ≧θ１≧θｂ・・・（１）  ただし、  θａ＝ｃｏｓ-1√［ｓｉｎ2θＦ／｛ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2（α−２・β）｝］−ｓｉｎ-1√［（ｎ2−１）／｛ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2（α−２・β）｝］  θｂ＝ｃｏｓ-1√［｛ｃｏｓθＦ・ｃｏｓα・ｓｉｎ（２・γ）−ｓｉｎθＦ・ｃｏｓ（２・γ）｝2／（ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2α）］−ｓｉｎ-1√｛（ｎ2−１）／（ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2α）｝  θＦ＝ｓｉｎ-1（１／２・Ｆ）  であり、  α：前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの入射光の光軸と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  β：ＯＮ状態の前記マイクロミラーの法線と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  γ：ＯＦＦ状態の前記マイクロミラーの法線と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  ｎ：第２プリズムの屈折率、  Ｆ：Ｆナンバー、  θ１：前記ＯＦＦ光反射面の法線と前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線との成す角度、  である。【００１６】  また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、以下の条件式（２）を満たすと好ましい。  θｃ≧θ２≧θｄ・・・（２）  ただし、  θｃ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ１）＋ｓｉｎ-1｛ｓｉｎ（α−θＦ−２・β）／ｎ１｝  θｄ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ１）−ｓｉｎ-1｛ｓｉｎ（α−θＦ）／ｎ１｝  θＦ＝ｓｉｎ-1（１／２・Ｆ）  であり、  ｎ１：第１プリ��ムの屈折率、  θ２：前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの法線と前記照明光反射面の法線との成す角度、  である。【００１７】  また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、前記マイクロミラーで反射したＯＮ光が第１プリズム、第２プリズム及び第３プリズムの順に透過し、前記マイクロミラーで反射したＯＦＦ光が第１プリズムを介して第２プリズムに入射すると好ましい。【００１８】  また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、第１プリズムから出射される照明光が第２プリズムを介して前記マイクロミラーに導かれ、前記マイクロミラーで反射したＯＮ光は第２プリズム、第１プリズム及び第３プリズムの順に透過すると好ましい。【００１９】  また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、第１プリズム及び第２プリズムは第３プリズムのＯＮ光を投影側へ出射する出射面に対して突出しないと好ましい。【００２０】  また本発明のプロジェクターは、光源と、上記構成の光学ユニットと、前記光学ユニットに向けて照明光を出射する照明光学系と、前記デジタル・マイクロミラー・デバイスに表示された画像をスクリーンに拡大投影する投影光学系とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】  本発明の光学ユニットによると、ＯＦＦ状態のマイクロミラーで反射されたＯＦＦ光を反射するとともにＯＮ状態のマイクロミラーで反射されたＯＮ光を透過するＯＦＦ光反射面を有する第２プリズムを備える。これにより、２軸に関してマイクロミラーの駆動を行うデジタル・マイクロミラー・デバイスからの出射光のうち、画像投影に必要なＯＮ光から画像投影に不要なＯＦＦ光を適正に空間分離することができる。したがって、光学ユニット及びプロジェクターのＯＦＦ光に起因する温度上昇や迷光の発生を防止することができる。【００２２】  また、照明光反射面及びＯＦＦ光反射面の投影側にはエアーギャップが形成され、照明光の光軸とＯＮ光の光軸とに平行な第１平面がＯＦＦ光反射面の法線とＯＮ光の光軸に平行なデジタル・マイクロミラー・デバイスの法線とに平行な第２平面に略直交する。これにより、投影光の光軸方向における非点隔差を小さくすることができる。したがって、光学ユニット及びプロジェクターの結像性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態の光学ユニットを備えるプロジェクターを示す概略構成図
【図２】本発明の第１実施形態の光学ユニットを示す斜視図
【図３】本発明の第１実施形態の光学ユニットを示す上面図
【図４】本発明の第１実施形態の光学ユニットを示す側面図
【図５】本発明の第１実施形態の光学ユニットの照明光反射面の周辺を拡大した側面図
【図６】本発明の第１実施形態の光学ユニットのＯＦＦ光反射面の周辺を拡大した上面図
【図７】本発明の第１実施形態の光学ユニットのデジタル・マイクロミラー・デバイスのマイクロミラーの基準状態、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態を示す斜視図
【図８】本発明の第１実施形態の光学ユニットのデジタル・マイクロミラー・デバイスの動作を説明するための斜視図
【図９】本発明の第１実施形態の光学ユニットのデジタル・マイクロミラー・デバイスのマイクロミラーに対する照明光と、ＯＮ状態のマイクロミラーで反射されたＯＮ光と、ＯＦＦ状態のマイクロミラーで反射されたＯＦＦ光とを示す模式図
【図１０】本発明の第１実施形態の光学ユニットのデジタル・マイクロミラー・デバイスの周辺を拡大した側面図
【図１１】本発明の対照例の光学ユニットのＭＴＦ値とＯＮ光の光軸方向の距離との関係を示す図
【図１２】本発明の比較例の光学ユニットのＭＴＦ値とＯＮ光の光軸方向の距離との関係を示す図
【図１３】本発明の第１実施形態の光学ユニットのＭＴＦ値とＯＮ光の光軸方向の距離との関係を示す図
【図１４】本発明の第２実施形態の光学ユニットを示す斜視図
【図１５】本発明の第２実施形態の光学ユニットを示す上面図
【図１６】本発明の第２実施形態の光学ユニットを示す側面図
【図１７】本発明の第３実施形態の光学ユニットを示す斜視図
【図１８】本発明の第３実施形態の光学ユニットを示す上面図
【図１９】本発明の第３実施形態の光学ユニットを示す側面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】  ＜第１実施形態＞  以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の光学ユニットを備えるプロジェクターの概略構成図を示している。１チップタイプ（単板式）のプロジェクターＰＪは光源１、照明光学系２、光学ユニットＰＵ、投影光学系ＬＮ、アクチュエーター４及び制御部３を備える。
【００２５】  光源１は例えばＬＥＤから成り、白色光を出射する。照明光学系２はレンズ７１（図４参照）を有し、光源１からの光を集光して照明光を光学ユニットＰＵに向けて出射する。光学ユニットＰＵはデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２及び第３プリズムＰ３を有し、支持部材（不図示）によりプロジェクターＰＪ内で支持される。光学ユニットＰＵはデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰで反射した投影光（後述のＯＮ光）を投影光学系ＬＮに向けて射出する。なお、光学ユニットＰＵの詳細については後述する。
【００２６】  投影光学系ＬＮはレンズ５１、５２（図４参照）を有し、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ上に表示された画像をスクリーンＳＣに拡大投影する。アクチュエーター４はレンズ５１、５２を移動させ、例えばズーミング、フォーカシング、投影画像の上下左右方向の移動等を行う。制御部３はＣＰＵを有し、プロジェクターＰＪ全体の制御を行う。
【００２７】  図２〜図４は光学ユニットＰＵの斜視図、上面図及び側面図をそれぞれ示している。図２〜図４において、Ｘ方向は第１〜第３プリズムＰ１〜Ｐ３の厚み方向を示している。Ｚ方向はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰで反射する投影光（ＯＮ光）の光軸ＡＸ２方向を示している。Ｙ方向（高さ方向）はＸ方向及びＺ方向に垂直な方向を示している。
【００２８】  第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２及び第３プリズムＰ３は内部全反射プリズム（ＴＩＲ  Prism：Total  Internal  Reflection  Prism）から成り、材質として例えばガラスを用いることができる。本実施形態では、第１〜第３プリズムＰ１〜Ｐ３は屈折率が同じガラスにより形成されている。支持部材は第２プリズムＰ２のＹ方向の一端面（図２及び図４において上端面）及び第３プリズムＰ３のＹ方向の一端面（図２及び図４において下端面）に接して配され、光学ユニットＰＵを挟持する。
【００２９】  デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰとの第３プリズムＰ３との間には第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２が配置される。第２プリズムＰ２は第１プリズムＰ１と第３プリズムＰ３との間に配置される。第１プリズムＰ１はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰと第２プリズムＰ２との間に配置される。
【００３０】  デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは正面投影において、第１〜第３プリズムＰ１〜Ｐ３に重なるように配置される。また、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰと第１プリズムＰ１との間にはカバーガラスＣＧが設けられる。
【００３１】  デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは各マイクロミラーＭＲ（図８参照）の面の傾きがＯＮ／ＯＦＦ制御されて照明光Ｌ１を強度変調することにより画像を形成する。ＯＮ状態のマイクロミラーＭＲで反射されたＯＮ光Ｌ２は光学ユニットＰＵから射出されて画像表示に使用される。一方、ＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲで反射されたＯＦＦ光Ｌ３は画像表示に使用されない。図９に示すように、各マイクロミラーＭＲはＯＦＦ光Ｌ３の光軸ＡＸ３がＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２と照明光Ｌ１の光軸ＡＸ１とに平行な第１平面ＰＬ１に対して離れる方向にＯＦＦ光Ｌ３を反射する。なお、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰについての詳細は後述する。
【００３２】  第１プリズムＰ１は入射面１２、照明光反射面１１及び出射面１３を有している。入射面１２はＺ方向に対して傾斜し、レンズ７１に対向して照明光Ｌ１を入射する。照明光反射面１１はレンズ７１から離れるほどデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに近づくように傾斜している。また、照明光反射面１１の法線Ｎ２（図４参照）は第１平面ＰＬ１と平行になっている。
【００３３】  図５は照明光反射面１１の周辺を拡大した側面図を示している。照明光反射面１１の投影側（投影光学系ＬＮ側）には厚さ５〜１０μｍのエアーギャップＡＧ１が形成される。これにより、照明光反射面１１は臨界角よりも大きい入射角で照明光Ｌ１を全反射する。出射面１３はカバーガラスＣＧに臨んでデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに対向し、照明光反射面１１で反射した照明光Ｌ１を出射する。
【００３４】  第２プリズムＰ２は第１平面ＰＬ１に対して一方（図３において上方）の第１領域２２及び他方（図３において下方）の第２領域２３を有する。第１領域２２の第１平面ＰＬ１の法線方向（Ｘ方向）の長さＤ１は第２領域２３の第１平面ＰＬ１の法線方向（Ｘ方向）の長さＤ２よりも長く形成される。ＯＦＦ光Ｌ３の光軸ＡＸ３は第１領域２２に含まれる。
【００３５】  第２プリズムＰ２はＯＦＦ光反射面２１、出射面２４及び入射面２５を有している。入射面２５はエアーギャップＡＧ１（図５参照）を介して照明光反射面１１に対向し、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰで反射したＯＮ光Ｌ２及びＯＦＦ光Ｌ３を入射する。
【００３６】  第１領域２２の第１平面ＰＬ１に交差する端面２２ａは反射面により形成される。端面２２ａはＯＦＦ光Ｌ３を反射し、端面２２ａに交差する出射面２４に導く。なお、端面２２ａにアルミニウムや銀等の金属を蒸着して反射面を形成してもよい。これにより、例えば端面２２ａの外側に支持部材を接して配して支持部材により光学ユニットＰＵを挟持する場合のように端面２２ａの外側に空気層を確保できない場合でも端面２２ａはＯＦＦ光Ｌ３を確実に反射することができる。
【００３７】  図６はＯＦＦ光反射面２１の周辺を拡大した上面図を示している。ＯＦＦ光反射面２１の投影側には厚さ５〜１０μｍのエアーギャップＡＧ２が形成される。ＯＦＦ光反射面２１は入射面２５から入射したＯＮ光Ｌ２を透過するとともにＯＦＦ光Ｌ３を反射する。図３に示すように、第１領域２２のＯＦＦ光反射面２１は第１平面ＰＬ１から離れるほど投影光学系ＬＮ（図４参照）に近づくように傾斜している。出射面２４は第１領域２２の第１平面ＰＬ１に対向する端面に形成され、ＯＦＦ光反射面２１や端面２２ａで反射したＯＦＦ光Ｌ３を出射する。
【００３８】  また、第２プリズムＰ２の出射面２４に離れて対向して光吸収部材ＰＴ（図３参照）が設けられる。光吸収部材ＰＴは例えば黒色処理した金属プレートにより形成され、出斜面２４から出射されたＯＦＦ光Ｌ３を吸収する。
【００３９】  また、ＯＦＦ光反射面２１の法線Ｎ１（図３参照）とＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に平行なデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線とに平行な第２平面ＰＬ２（図４参照）は第１平面ＰＬ１に略直交している。
【００４０】  第３プリズムＰ３は入射面３３及び出射面３２を有している。入射面３３はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰから離れるほど出射面２４に近づくように傾斜し、エアーギャップＡＧ２（図６参照）を介して第２プリズムＰ２のＯＦＦ光反射面２１に対向している。入射面３３はＯＦＦ光反射面２１を透過したＯＮ光Ｌ２を入射する。出射面３２は投影光学系ＬＮのレンズ５１、５２に対向し、入射面３３から入射したＯＮ光Ｌ２を出射する。第２プリズムＰ２の前端部（投影光学系ＬＮ側の端部）は第３プリズムＰ３の出射面３２に対して出射側に突出している。
【００４１】  上記構成のプロジェクターＰＪにおいて、光源１から光が出射されると、照明光学系２のレンズ７１で集光されて照明光Ｌ１が光学ユニットＰＵに向けて出射される。照明光Ｌ１は第１プリズムＰ１の入射面１２に入射した後に照明光反射面１１で反射する。照明光反射面１１で反射した照明光Ｌ１は出射面１３から出射してカバーガラスＣＧを透過した後にデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに入射する。これにより、第１プリズムＰ１によって照明光Ｌ１がデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに導かれる。
【００４２】  図７はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰのマイクロミラーＭＲの基準状態、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態の斜視図を示している。図８はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの動作を説明するための斜視図を示している。デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは複数の矩形形状の微小なマイクロミラーＭＲを有し、マイクロミラーＭＲにより画素を構成する画素反射面（マイクロミラー面）ＭＳが形成される。
【００４３】  図７において、マイクロミラーＭＲの基準状態を基準平面ＭＳ１で示し、マイクロミラーＭＲのＯＮ状態を反射面ＭＳ２で示し、マイクロミラーＭＲのＯＦＦ状態を反射面ＭＳ３で示している。マイクロミラーＭＲは基準状態から第１軸ａｘ１に対して傾いた後に第２軸ａｘ２に対して回動することができる。これにより、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは、複数の画素反射面ＭＳからなる画像表示面ＤＳにおいて、各画素反射面ＭＳがＯＮ／ＯＦＦ制御され、マイクロミラーＭＲが画像表示状態（ＯＮ状態）と画像非表示状態（ＯＦＦ状態）と、の２つの角度状態をとる。すなわち、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは直交する２軸に関してマイクロミラーＭＲの駆動を行い、マイクロミラーＭＲは基準状態、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態をとることができる。これにより、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは照明光Ｌ１を強度変調して所望の画像を生成する反射型画像表示素子を構成する。
【００４４】  各マイクロミラーＭＲの駆動は直交する２軸（第１軸ａｘ１、第２軸ａｘ２）に関して行われるため、マイクロミラーＭＲの画素反射面ＭＳは異なる面内で傾斜する。本実施形態ではＹＺ平面内で傾斜した状態がＯＮ状態であり、ＸＺ平面内で傾斜した状態がＯＦＦ状態である。通常想定されるＯＮ／ＯＦＦ制御では、画素反射面ＭＳがＯＮ状態のとき、マイクロミラーＭＲに入射した照明光Ｌ１は画像表示面ＤＳの法線（デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線）方向に反射されてＯＮ光Ｌ２（投影光）となる。また、画素反射面ＭＳがＯＦＦ状態のとき、マイクロミラーＭＲに入射した照明光Ｌ１は画像表示面ＤＳの法線方向から大きな角度を持って反射され、ＯＦＦ光Ｌ３（不要光）となる。
【００４５】  このため、図９に示すように、各マイクロミラーＭＲはＯＦＦ光Ｌ３の光軸ＡＸ３がＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２と照明光Ｌ１の光軸ＡＸ１とに平行な第１平面ＰＬ１に対して離れる方向にＯＦＦ光Ｌ３を反射する。また、画像表示面ＤＳの法線（デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線）はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの近傍のＯＮ光Ｌ２（投影光）の光軸ＡＸ２と平行になっている。
【００４６】  以上のように、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの画像表示面ＤＳでは、照明光Ｌ１の強度変調により２次元画像が形成される。デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは、前述したように直交する２軸に関してマイクロミラーＭＲの駆動を行うことによりＯＮ／ＯＦＦを表現する。
【００４７】  ＯＮ状態のマイクロミラーＭＲで反射したＯＮ光Ｌ２は第１プリズムＰ１の照明光反射面１１を透過した後に入射面２５から第２プリズムＰ２に入射する。第２プリズムＰ２に入射したＯＮ光Ｌ２はＯＦＦ光反射面２１を透過して入射面３３から第３プリズムＰ３に入射する。第３プリズムＰ３に入射したＯＮ光Ｌ２は出射面３２から投影光学系ＬＮに向けて出射される。これにより、ＯＮ状態のマイクロミラーＭＲで反射したＯＮ光Ｌ２は第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２及び第３プリズムＰ３の順に透過する。
【００４８】  投影光学系ＬＮに入射したＯＮ光Ｌ２はスクリーンＳＣ（図１参照）に投射される。これにより、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに表示された画像はスクリーンＳＣに拡大投影される。この時、アクチュエーター４により例えばズーミング、フォーカシング、投影画像の上下シフト（Ｙ方向での移動）や左右シフト（Ｘ方向での移動）等が行われる。
【００４９】  一方、ＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲで反射したＯＦＦ光Ｌ３は第１プリズムＰ１の照明光反射面１１を透過して第２プリズムＰ２に入射する。第２プリズムＰ２に入射したＯＦＦ光Ｌ３はＯＦＦ光反射面２１や端面２２ａで反射して出射面２４から第２プリズムＰ２の外部へ出射される。第２プリズムＰ２の外部へ排出されたＯＦＦ光Ｌ３は光吸収部材ＰＴにより吸収される。
【００５０】  この時、光吸収部材ＰＴは第２プリズムＰ２の出射面２４から離れて設けられている。これにより、ＯＦＦ光Ｌ３を吸収した光吸収部材ＰＴの熱の第２プリズムＰ２への伝熱を低減することができる。したがって、第２プリズムＰ２の温度上昇を抑え、第２プリズムＰ２の熱変形等を防止することができる。その結果、光学ユニットＰＵ及びプロジェクターＰＪの長寿命化を図ることができる。
【００５１】  なお、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態の一方から他方へ移行中のマイクロミラーＭＲで反射した照明光Ｌ１（フラット光）はマイクロミラーＭＲの法線方向に対して反射前の照明光Ｌ１とは反対方向へ反射される。フラット光やカバーガラスＣＧでの照明光Ｌ１の反射光も第２プリズムＰ２に入射してＯＦＦ光反射面２１や端面２２ａで反射し、その後に出射面２４から出射される。これにより、フラット光やカバーガラスＣＧでの照明光Ｌ１の反射光の投影光学系ＬＮへの入射を防止することができる。したがって、投影画像のコントラストの低下を防止することができる。
【００５２】  なお、本実施形態において、照明光学系２と光源１との間にカラーホイール（不図示）を設けてもよい。カラーホイールは環状の枠を有し、枠内に赤色、青色及び緑色のフィルタが周方向に順に配置される。カラーホイールを周方向に回転させてフィルタに照明光Ｌ１を透過させることにより、カラー画像を投影することができる。
【００５３】  ここで、ＯＦＦ光反射面２１の法線Ｎ１とデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線との成す角度θ１（図３参照）が以下の条件式（１）を満たすと、ＯＦＦ光反射面２１はＯＮ光Ｌ２を透過してＯＦＦ光Ｌ３をほぼ全反射することができるので好ましい。
【００５４】  θａ≧θ１≧θｂ・・・（１）  ただし、  θａ＝ｃｏｓ-1√［ｓｉｎ2θＦ／｛ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2（α−２・β）｝］−ｓｉｎ-1√［（ｎ2−１）／｛ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2（α−２・β）｝］  θｂ＝ｃｏｓ-1√［｛ｃｏｓθＦ・ｃｏｓα・ｓｉｎ（２・γ）−ｓｉｎθＦ・ｃｏｓ（２・γ）｝2／（ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2α）］−ｓｉｎ-1√｛（ｎ2−１）／（ｎ2−ｃｏｓ2θＦ・ｓｉｎ2α）｝  θＦ＝ｓｉｎ-1（１／２・Ｆ）  であり、  α：デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの入射光の光軸とデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線との成す角度、  β：ＯＮ状態のマイクロミラーＭＲの法線とデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線との成す角度、  γ：ＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲの法線とデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線との成す角度、  ｎ：第２プリズムＰ２の屈折率、  Ｆ：Ｆナンバー、  である。
【００５５】  図１０に示すように、第１平面ＰＬ１上の光軸ＡＸ１を有する照明光Ｌ１はＦナンバーに基づく角度θＦの広がりを有している。角度θａは、ＯＮ光の光軸ＡＸ２から最も離れた照明光Ｌ１の光線Ｌ１２（Lower  Ray）がＯＮ光Ｌ２としてＯＦＦ光反射面２１に入射する際の入射角が臨界角となる角度を表している。角度θｂは、ＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲで反射された照明光Ｌ１のうち最も入射角が小さくなる光線がＯＦＦ光Ｌ３としてＯＦＦ光反射面２１に入射する際の入射角が臨界角となる角度を表している。
【００５６】  例えば、α＝３４°、β＝１７°、γ＝１７°、ｎ＝１．５１８７２、ＦナンバーをＦ／１．８０とすると、角度θａは３０．６４°となり、角度θｂは２７．７２°となる。この時、ＯＦＦ光反射面２１はＯＮ光Ｌ２を透過してＯＦＦ光Ｌ３をほぼ全反射することができる。
【００５７】  ここで、角度θ１を下限角度の２７．７２°に設定してＯＦＦ光反射面２１を形成すると、光学ユニットＰＵのＯＮ光Ｌ２（投影光）の光軸ＡＸ２方向（Ｚ方向）の長さを短くすることができる。これにより、投影光学系ＬＮの後方焦点距離（レンズ５１の最前面から画像表示面ＤＳまでの距離）を短くすることができる。したがって、光学ユニットＰＵ及びプロジェクターＰＪを小型化することができる。
【００５８】  また、照明光反射面１１の法線Ｎ２とデジタル・マイクロミラー・デバイスの法線ＤＰとの成す角度θ２（図４参照）が以下の条件式（２）を満たすと、照明光反射面１１はＯＮ光Ｌ２を透過して照明光Ｌ１をほぼ全反射することができるので好ましい。
【００５９】  θｃ≧θ２≧θｄ・・・（２）  ただし、  θｃ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ１）＋ｓｉｎ-1｛ｓｉｎ（α−θＦ−２・β）／ｎ１｝  θｄ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ１）−ｓｉｎ-1｛ｓｉｎ（α−θＦ）／ｎ１｝  θＦ＝ｓｉｎ-1（１／２・Ｆ）  であり、  α：デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの入射光の光軸とデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線との成す角度、  β：ＯＮ状態のマイクロミラーＭＲの法線とデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線との成す角度、  ｎ１：第１プリズムＰ１の屈折率、  Ｆ：Ｆナンバー、  である。
【００６０】  角度θｃは光線Ｌ１１（図１０参照）がＯＮ光Ｌ２として照明光反射面１１に入射する際の入射角が臨界角となる角度を表している。角度θｄは入射面１２から入射した光線Ｌ１１が照明光として照明光反射面１１に入射する際の入射角が臨界角となる角度を表している。
【００６１】  例えば、α＝３４°、β＝１７°、γ＝１７°、ｎ１＝１．５１８７２、ＦナンバーをＦ／１．８０としたときに、３０．６４°≧θ２≧２９．５２°となる。この時、照明光反射面１１はＯＮ光Ｌ２を透過して照明光Ｌ１をほぼ全反射することができる。
【００６２】  ここで、角度θ２を下限角度の２９．５２°に設定して照明光反射面１１を形成すると、光学ユニットＰＵのＯＮ光Ｌ２（投影光）の光軸ＡＸ２方向（Ｚ方向）の長さを短くすることができる。これにより、投影光学系ＬＮの後方焦点距離（レンズ５１の最前面から画像表示面ＤＳまでの距離）を短くすることができる。したがって、光学ユニットＰＵ及びプロジェクターＰＪを小型化することができる。
【００６３】  図１１〜図１３は対照例の光学ユニット、比較例の光学ユニット及び本実施形態の光学ユニットＰＵのＭＴＦ（Modulation  Transfer  Function）の測定結果をそれぞれ示している。対照例の光学ユニットは本実施形態の光学ユニットＰＵに対してエアーギャップＡＧ１、ＡＧ２を省いた構成になっている。すなわち、対照例の光学ユニットは第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２とが密着しているとともに第２プリズムＰ２と第３プリズムＰ３とが密着している構成になっている。対照例の光学ユニットは後述の基準位置の決定のために使用される。比較例の光学ユニットは従来の構成のように第１平面ＰＬ１と第２平面ＰＬ２とが平行になっている。
【００６４】  図１１〜図１３において縦軸はＭＴＦ値（単位：％）を示している。横軸はＯＮ光Ｌ２（投影光）の光軸ＡＸ２方向（Ｚ方向）における基準位置からの距離（単位：ｍｍ）を示している。対照例の光学ユニットのＭＴＦ値が最大となる位置を基準位置（０ｍｍ）とし、Ｚ方向上で基準位置に対してデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに近づく方向をマイナス、離れる方向をプラスで表示している。
【００６５】  まず、対照例の光学ユニットのＭＴＦ値を測定機器（不図示）で測定した。測定機器は光源、評価用チャート、結像レンズ等を有する結像光学系、撮像装置及び制御部（いずれも不図示）を有する。評価用チャートはＸ方向及びＹ方向に所定周期でスリットが形成され、光源と対照例の光学ユニットとの間に配置される。本実施形態では、光源の光を評価用チャートのスリット、プリズムユニット及び結像光学系を順に通過させて撮像装置で撮像した時に９０  line  pair／mmになるように評価用のチャートを形成した。
【００６６】  ＣＣＤを有する撮像装置はＺ方向に所定間隔（本実施形態では、１μｍ間隔）で走査し、それぞれの位置で評価用チャートのチャート像を撮像した。そして、撮像したチャート像の強度分布を制御部により測定し、下記の式（Ａ）からＭＴＦ値を導出した。式（Ａ）において、Ｍａｘ及びＭｉｎは撮像したチャート像のそれぞれ最大強度及び最小強度を示す。ＭＴＦ値が高いほどコントラストの再現性が高いことを示す。
【００６７】  ＭＴＦ＝（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）／（Ｍａｘ＋Ｍｉｎ）・・・（Ａ）
【００６８】  式（Ａ）を用いて各測定位置でのＸ方向及びＹ方向のＭＴＦ値を導出してプロットすると、図１１に示すように単一のピークを有する曲線Ａ１が得られた。そして、ＭＴＦ値が最大（１００％）となる位置を基準位置に設定した。
【００６９】  次に、比較例の光学ユニットのＭＴＦ値を測定機器で測定した。Ｘ方向及びＹ方向のＭＴＦ値をプロットすると、図１２に示すようにＸ方向及びＹ方向のＭＴＦ値について、基準位置（０ｍｍ）に対してそれぞれ約−０．０１１ｍｍ、０．０１１ｍｍの位置で単一のピークを有する曲線Ｂ１、Ｂ２が得られた。この両ピーク間のＺ方向の距離が非点隔差ＡＤとなる。
【００７０】  また、Ｘ方向及びＹ方向のＭＴＦ値の平均値をプロットすると、基準位置でピークを有する曲線Ｂ３が得られた。曲線Ｂ３において基準位置でのＭＴＦ値は約７９％になっており、対照例に対して約２１ポイント低下した。
【００７１】  次に、本実施形態の光学ユニットＰＵのＭＴＦ値を測定機器で測定した。Ｘ方向及びＹ方向のＭＴＦ値をプロットすると、図１３に示すようにＸ方向及びＹ方向について基準位置で単一のピークを有する曲線Ｃ１が得られ、非点隔差ＡＤはほぼゼロになった。この時、基準位置でのＭＴＦ値は約９５％になり、比較例の光学ユニットよりも約１６ポイント上昇した。
【００７２】  なお、本実施形態の光学ユニットＰＵの基準位置でのＭＴＦ値は対照例よりも約５ポイント低下していた。これはコマ収差による影響と考えられるが、光学ユニットＰＵの結像性能に対しては大きな影響を及ぼさない。
【００７３】  以上のＭＴＦ値の測定結果から、本実施形態の光学ユニットＰＵは従来の構成である比較例よりも非点隔差を小さくし、基準位置におけるＭＴＦ値を上昇させることが判明した。したがって、本実施形態の光学ユニットＰＵは比較例よりも結像性能を向上させることができる。
【００７４】  本実施形態によると、ＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲで反射されたＯＦＦ光Ｌ３を反射するとともにＯＮ状態のマイクロミラーＭＲで反射されたＯＮ光Ｌ２を透過するＯＦＦ光反射面２１を有する第２プリズムＰ２を備える。これにより、２軸に関してマイクロミラーＭＲの駆動を行うデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの反射光のうち、画像投影に必要なＯＮ光Ｌ２から画像投影に不要なＯＦＦ光Ｌ３を適正に空間分離することができる。したがって、ＯＦＦ光Ｌ３の投影光学系ＬＮへの入射によるゴースト光の発生を防止することができる。また、ＯＦＦ光Ｌ３の投影光学系ＬＮへの入射による投影光学系ＬＮの局所的な温度上昇を防止することができる。したがって、投影光学系ＬＮの結像性能の劣化を防止し、投影画像のコントラストの低下を防止することができる。
【００７５】  また、照明光反射面１１及びＯＦＦ光反射面２１の投影側にはそれぞれエアーギャップＡＧ１、ＡＧ２が形成され、照明光Ｌ１の光軸ＡＸ１とＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２とに平行な第１平面ＰＬ１がＯＦＦ光反射面２１の法線Ｎ１とＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に平行なデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線とに平行な第２平面ＰＬ２に略直交している。これにより、非点隔差を小さくして光学ユニットＰＵ及びプロジェクターＰＪの結像性能を向上させることができる。
【００７６】  また、第２プリズムＰ２が第１領域２２にＯＦＦ光Ｌ３の光軸ＡＸ３を含んで第１平面ＰＬ１に対向する出射面２４からＯＦＦ光Ｌ３を出射し、第１領域２２の第１平面ＰＬ１に交差する端面２２ａがＯＦＦ光Ｌ３を反射して出射面２４に導く反射面から成る。これにより、第２プリズムＰ２のＹ方向（高さ方向）の長さを短くして、第２プリズムＰ２を通るＯＦＦ光Ｌ３を端面２２ａから出射させずに出射面２４に導くことができる。したがって、光学ユニットＰＵ及びプロジェクターＰＪの小型化や薄型化を図ることができる。
【００７７】  また、第２プリズムＰ２の出射面２４に離れて対向する光吸収部材ＰＴを設けている。これにより、ＯＦＦ光Ｌ３を吸収した光吸収部材ＰＴの熱の第２プリズムＰ２への伝熱を低減することができる。したがって、第２プリズムＰ２の温度上昇を抑え、第２プリズムＰ２の熱変形等を防止することができる。その結果、光学ユニットＰＵ及びプロジェクターＰＪの長寿命化を図ることができる。
【００７８】  また、条件式（１）を満たすと、ＯＦＦ光反射面２１はＯＮ光Ｌ２を透過させるとともにＯＦＦ光Ｌ３をほぼ全反射することができる。
【００７９】  また、条件式（２）を満たすと、照明光反射面１１はＯＮ光Ｌ２を透過させるとともに照明光Ｌ１をほぼ全反射することができる。
【００８０】  また、マイクロミラーＭＲで反射したＯＮ光Ｌ２が第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２及び第３プリズムＰ３の順に透過し、マイクロミラーＭＲで反射したＯＦＦ光Ｌ３が第１プリズムＰ１を介して第２プリズムＰ２に入射する。これにより、第１プリズムＰ１のＺ方向の長さを長くすることなく、十分量の照明光Ｌ１をデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに導くことができる。
【００８１】  また、プロジェクターＰＪは、光学ユニットＰＵに向けて照明光Ｌ１を出射する照明光学系２と、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに表示された画像をスクリーンＳＣに拡大投影する投影光学系ＬＮとを備える。これにより、プロジェクターＰＪは高コントラストの画像を投影することができる。
【００８２】  ＜第２実施形態＞  次に本発明の第２実施形態について説明する。図１４〜図１６は第２実施形態の光学ユニットの斜視図、上面図及び側面図をそれぞれ示している。説明の便宜上、図１〜図１３に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では第１〜第３プリズムＰ１〜Ｐ３の配置が第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００８３】  デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰとの第３プリズムＰ３との間には第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２が配置される。第２プリズムＰ２は第１プリズムＰ１とデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰとの間に配置される。第１プリズムＰ１は第２プリズムＰ２と第３プリズムＰ３との間に配置される。
【００８４】  第１プリズムＰ１の出射面１３は第２プリズムＰ２に対向し、照明光反射面１１で反射した照明光Ｌ１を出射する。
【００８５】  第２プリズムＰ２の入射面２５はカバーガラスＣＧに臨んでデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに対向し、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰで反射したＯＮ光Ｌ２及びＯＦＦ光Ｌ３を入射する。
【００８６】  第３プリズムＰ３の入射面３３はレンズ７１から離れるほどデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに近づくように傾斜し、第２プリズムＰ２のＯＦＦ光反射面２１を透過したＯＮ光Ｌ２を入射する。第１プリズムＰ１の前端部（投影光学系ＬＮ側の端部）は第３プリズムＰ３の出射面３２に対して出射側に突出している。なお、第１プリズムＰ１を出射面３２に対して出射側に突出しないように形成してもよい。
【００８７】  上記構成のプロジェクターＰＪにおいて、光源１から光が出射されると、照明光学系２のレンズ７１で集光されて照明光Ｌ１が光学ユニットＰＵに向けて出射される。照明光Ｌ１は第１プリズムＰ１の入射面１２に入射した後に照明光反射面１１で反射する。照明光反射面１１で反射した照明光Ｌ１は出射面１３から出射した後に、ＯＦＦ光反射面２１を介して第２プリズムＰ２に入射する。第２プリズムＰ２に入射した照明光Ｌ１は第２プリズムＰ２及びカバーガラスＣＧを順に透過した後にデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに入射する。これにより、第１プリズムＰ１によって照明光Ｌ１がデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに導かれる。
【００８８】  ＯＮ状態のマイクロミラーＭＲで反射したＯＮ光Ｌ２は第２プリズムＰ２の入射面２５から第２プリズムＰ２に入射し、ＯＦＦ光反射面２１を透過した後に第１プリズムＰ１に入射する。第１プリズムＰ１に入射したＯＮ光Ｌ２は照明光反射面１１を透過した後に入射面３３を介して第３プリズムＰ３に入射する。第３プリズムＰ３に入射したＯＮ光Ｌ２は第３プリズムＰ３を透過して出射面３２から投影光学系ＬＮに向けて出射される。
【００８９】  一方、ＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲで反射したＯＦＦ光Ｌ３は第２プリズムＰ２の入射面２５から第２プリズムＰ２に入射した後にＯＦＦ光反射面２１で反射する。ＯＦＦ光反射面２１や端面２２ａで反射したＯＦＦ光Ｌ３は出射面２４から出射され、第２プリズムＰ２の外部へ排出される。第２プリズムＰ２から排出されたＯＦＦ光Ｌ３は光吸収部材ＰＴにより吸収される。
【００９０】  本実施形態でも第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１プリズムＰ１から出射される照明光Ｌ１が第２プリズムＰ２を介してマイクロミラーＭＲに導かれ、マイクロミラーＭＲで反射したＯＮ光Ｌ２は第２プリズムＰ２、第１プリズムＰ１及び第３プリズムＰ３の順に透過する。これにより、ＯＦＦ光Ｌ３の投影光学系ＬＮへの入射を防止して投影光学系ＬＮの後方焦点距離を短くすることができる。
【００９１】  ＜第３実施形態＞  次に本発明の第３実施形態について説明する。図１７〜図１９は第３実施形態の光学ユニットの斜視図、上面図及び側面図をそれぞれ示している。説明の便宜上、図１〜図１３に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では第２プリズムＰ２の形状が第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００９２】  本実施形態では、第３プリズムＰ３の出射面３２に対して画像投影側に突出している第１実施形態の第２プリズムＰ２の前端部（投影光学系ＬＮ側の端部）を切断して、第２プリズムＰ２が出射面３２に対して画像投影側に突出しないように形成されている。これにより、投影画像の左右シフト（Ｘ方向での移動）を容易に行うことができる。また、第２プリズムＰ２の前面２６に離れて対向する光吸収部材ＰＴが設けられる。これにより、前面２６から出射されたＯＦＦ光Ｌ３を光吸収部材ＰＴで吸収することができる。なお、前面２６に対向する光吸収部材ＰＴは投影画像の左右シフト（Ｘ方向での移動）に支障のない位置に配置されている。
【００９３】  また、第１プリズムＰ１は第３プリズムＰ３の出射面３２に対して画像投影側に突出していない。これにより、投影画像の上下シフト（Ｙ方向での移動）を容易に行うことができる。
【００９４】  本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１プリズムＰ１及び第２プリズムＰ２は第３プリズムＰ３の出射面３２に対して画像投影側に突出していない。これにより、光学ユニットＰＵとレンズ５１との間の距離を短くしてもＺ方向に移動する投影光学系ＬＮのレンズ５１、５２と光学ユニットＰＵとの干渉を防止することができる。したがって、投影画像の拡大や縮小を容易に行うことができる。
【００９５】  また、投影光学系ＬＮによる投影画像の上下シフト（Ｙ方向での移動）や左右シフト（Ｘ方向での移動）を容易に行うことができる。また、投影光学系ＬＮの後方焦点距離を長くすることなく、出射面３２とレンズ５１との間に他の部材（例えばスムースピクチャ）等を配置することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】  本発明は、マイクロミラーの駆動を２軸に関して行うデジタル・マイクロミラー・デバイスを有する光学ユニット及びそれを備えたプロジェクターに利用することができる。
【符号の説明】
【００９７】  ＰＪ    プロジェクター  ＬＮ    投影光学系  ＰＵ    光学ユニット  ＰＴ    光吸収部材  ＤＰ    デジタル・マイクロミラー・デバイス  ＤＳ    画像表示面  ＭＲ    マイクロミラー  ＭＳ    画素反射面  ＣＧ    カバーガラス  Ｐ１    第１プリズム  Ｐ２    第２プリズム  Ｐ３    第３プリズム  Ｌ１    照明光  Ｌ２    ＯＮ光（投影光）  Ｌ３    ＯＦＦ光（不要光）  Ｎ１、Ｎ２    法線  ＡＸ１    照明光の光軸  ＡＸ２    投影光（ＯＮ光）の光軸  ＡＸ３    ＯＦＦ光の光軸  ＡＧ１、ＡＧ２    エアーギャップ  ＭＳ１    基準平面  ＭＳ２    ＯＮ反射面  ＭＳ３    ＯＦＦ反射面  ＰＬ１      第１平面  ＰＬ２      第２平面  １        光源  ２        照明光学系  ３        制御部  ４        アクチュエーター  １１      照明光反射面  ２１      ＯＦＦ光反射面  ２２      第１領域  ２２ａ    端面  ２３      第２領域  ２４      出射面  ５１、５２、７１      レンズ  ＡＸ      光軸  ＳＣ      スクリーン
【図１】
2016140105.tif 000003
【図２】
2016140105.tif 000004
【図３】
2016140105.tif 000005
【図４】
2016140105.tif 000006
【図５】
2016140105.tif 000007
【図６】
2016140105.tif 000008
【図７】
2016140105.tif 000009
【図８】
2016140105.tif 000010
【図９】
2016140105.tif 000011
【図１０】
2016140105.tif 000012
【図１１】
2016140105.tif 000013
【図１２】
2016140105.tif 000014
【図１３】
2016140105.tif 000015
【図１４】
2016140105.tif 000016
【図１５】
2016140105.tif 000017
【図１６】
2016140105.tif 000018
【図１７】
2016140105.tif 000019
【図１８】
2016140105.tif 000020
【図１９】
2016140105.tif 000021
【国際調査報告】
2016140105.tif 000022
2016140105.tif 000023
2016140105.tif 000024
2016140105.tif 000025