(57)【要約】 【課題】中間像を作る光学系への影響を考慮し、カバーガラスへの入射角を小さく設定できる映像装置を提供する。【解決手段】映像装置は、プリズムと、カバーガラスと、プリズムを介して入射される光源からの光をカバーガラスを介して反射するＤＭＤと、ＤＭＤのオン状態のミラーで反射された光がカバーガラス及びプリズムを介して入射され入射された光を第１結像して台形像の中間像を作る第１光学系と、第１結像した光が入射され、入射された光をスクリーンで第２結像し投影する第２光学系を備える。プリズムは光源からの光を透過する第１面、第１面から入射された光源からの光をＤＭＤに向けて反射する第２面、及び第２面で反射した光を透過しカバーガラスを介してＤＭＤに出射する第３面とを有し、ＤＭＤのオン状態のミラーで反射した光はカバーガラスを介して第３面及び第２面を透過し第２面から第１光学系に向けて出射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材と、
カバーガラスと、
前記光学部材を介して入射される光源からの光を、前記カバーガラスを介して反射する反射マイクロデバイスと、
前記反射マイクロデバイスのオン状態のミラーで反射された光が、前記カバーガラス、及び前記光学部材を介して入射され、前記入射された光を第１結像して台形歪みを有する台形像の中間像を作る第１光学系と、
前記第１結像した光が入射され、前記入射された光をスクリーンで第２結像し投影する第２光学系とを備え、
前記光学部材は、前記光源からの光を透過する第１面、前記第１面から入射された前記光源からの光を前記反射マイクロデバイスに向けて反射する第２面、及び前記第２面で反射した光を透過し、前記カバーガラスを介して前記反射マイクロデバイスに出射する第３面とを有し、
前記反射マイクロデバイスのオン状態のミラーで反射した光は、前記カバーガラスを介して前記第３面、及び前記第２面を透過し、前記第２面から前記第１光学系に向けて出射することを特徴とする映像装置。
【請求項２】
前記光学部材は、プリズムであることを特徴とする請求項１に記載の映像装置。
【請求項３】
前記光源からの光の前記第１面となす角である第１角度は、略９０度に設定され、前記第１面で入射された光の前記第２面への入射角である第２角度は、前記第１面で入射された光が前記第２面で全反射できる角度に設定され、前記第１、第２面を介して前記カバーガラスへの光の入射角と前記反射マイクロデバイスのオン状態のミラーで反射された光の前記カバーガラスからの出射角の合計である第３角度は、前記第２角度と同じ値に設定され、前記反射マイクロデバイスのオン状態のミラーで反射された光の前記カバーガラスからの出射光の前記第２面となす角である第４角度が略９０度に設定されることを特徴とする請求項１に記載の映像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射マイクロデバイスを映像装置に関し、特に奥行き寸法を抑え且つ反射マイクロデバイスへの入射角を一定角度以下に抑えた映像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、反射マイクロデバイスなどの画像表示素子を使った映像装置が提案されている。
【０００３】
また、特許文献１は、反射マイクロデバイスなどの画像表示素子からの光を結像させて台形歪みを有する台形像の中間像を作る第１光学系と、この中間像をスクリーン上に投影する第２光学系とを、それぞれの光軸が互いにある角度をなして交わるように配置した投影光学系（つなぎ光学系）を使った映像装置を開示する。
【特許文献１】特開平０６−２６５８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献の装置は、光源からカバーガラスへの光が第１光学系に影響を及ぼさない位置関係を考慮して、カバーガラスへの入射角を大きく設定する必要がある。カバーガラスへの入射角を大きく設定すると、カバーガラスによる屈折量が多くなり、収差の補正が困難になる。
【０００５】
したがって本発明の目的は、光源からの光について、反射マイクロデバイスなどの画像表示素子からの光を結像させて台形歪みを有する台形像の中間像を作る第１光学系への影響を考慮しつつ、カバーガラスへの入射角を小さく設定できる映像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る映像装置は、光学部材と、カバーガラスと、光学部材を介して入射される光源からの光を、カバーガラスを介して反射する反射マイクロデバイスと、反射マイクロデバイスのオン状態のミラーで反射された光が、カバーガラス、及び光学部材を介して入射され、入射された光を第１結像して台形歪みを有する台形像の中間像を作る第１光学系と、第１結像した光が入射され、入射された光をスクリーンで第２結像し投影する第２光学系とを備え、光学部材は、光源からの光を透過する第１面、第１面から入射された光源からの光を反射マイクロデバイスに向けて反射する第２面、及び第２面で反射した光を透過し、カバーガラスを介して反射マイクロデバイスに出射する第３面とを有し、反射マイクロデバイスのオン状態のミラーで反射した光は、カバーガラスを介して第３面、及び第２面を透過し、第２面から第１光学系に向けて出射する。
【０００７】
好ましくは、光学部材は、プリズムである。
【０００８】
また、好ましくは、光源からの光の第１面となす角である第１角度は、略９０度に設定され、第１面で入射された光の第２面への入射角である第２角度は、第１面で入射された光が第２面で全反射できる角度に設定され、第１、第２面を介してカバーガラスへの光の入射角と反射マイクロデバイスのオン状態のミラーで反射された光のカバーガラスからの出射角の合計である第３角度は、第２角度と同じ値に設定され、反射マイクロデバイスのオン状態のミラーで反射された光のカバーガラスからの出射光の第２面となす角である第４角度が略９０度に設定される。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、光源からの光について、反射マイクロデバイスなどの画像表示素子からの光を結像させて台形歪みを有する台形像の中間像を作る第１光学系への影響を考慮しつつ、カバーガラスへの入射角を小さく設定できる映像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本実施形態について、図を用いて説明する。本実施形態における反射マイクロデバイスを使用した映像装置１は、光源１１、プリズム１３、カバーガラス１５、反射マイクロデバイス１７、第１光学系１９、つなぎ光学系２１、第２光学系２３、及びスクリーン２５を備える（図１参照）。
【００１１】
光源１１からの光は、プリズム１３で反射マイクロデバイス１７の方向に曲げられ、斜め方向（入射角θが０度より大きく一定角度α（不図示）より小さい角度の方向）から、カバーガラス１５に入射される。カバーガラス１５に入射された光は殆ど屈折せず、反射マイクロデバイス１７に入射される。入射された光のうち、反射マイクロデバイス１７のオン状態のミラーに入射された光は、一定の斜め方向である第１光学系１９に向けて反射する。反射した光は、カバーガラス１５で殆ど屈折せず、第１光学系１９に入射され、第１光学系１９の先端（出射端）付近で第１結像される。第１結像された光は、つなぎ光学系２１で第２光学系２３の方向に曲げられ、第２光学系２３に入射される。第２光学系２３に入射された光は、スクリーン２５の画面に拡大投影され、スクリーン２５上で再度結像（第２結像）する。
【００１２】
つなぎ光学系２１は、中間像位置に、第１、第２光学系１９、２３の瞳結合素子として、プリズム作用と正のパワーを有する光学素子が配置される。プリズム作用は、第１光学系１９からの光を、第２光学系２３の光軸方向に曲折させるためであり、正のパワーは、第１光学系１９からの光を第２光学系２３の瞳に集光させることで、第２光学系２３の投影レンズの小型化を図るものである。
【００１３】
一定角度αは、カバーガラス１５による屈折の影響が大きくなく、第１光学系１９の仕様などで収差補正が容易にできる程度の角度であり、後述する第３角度φ３から算出される。
【００１４】
プリズム１３は、光源１１からの光を透過する第１面１３ａ、第１面１３ａから入射された光源１１からの光を反射マイクロデバイス１７（カバーガラス１５）に向けて反射する第２面１３ｂ、及び第２面１３ｂで反射した光を透過し、カバーガラス１５を介して反射マイクロデバイス１７に出射する第３面１３ｃとを有する。
【００１５】
光源１１からの光は、第１〜第３面１３ａ〜１３ｃを介して、カバーガラス１５に入射される。カバーガラス１５を介して入射され反射マイクロデバイス１７におけるオン状態のミラーで反射した光は、再度カバーガラス１５を介して第３面１３ｃ、第２面１３ｂを透過し、第２面１３ｂから第１光学系１９に向けて出射する。
【００１６】
光源１１から第１面１３ａへの入射、第３面１３ｃを介してカバーガラス１５への入射、反射マイクロデバイス１７から第２面１３ｂへの入射において、光の屈折が殆ど生じないように（それぞれの入射角が小さくなるように）プリズム１３の形状が設定される。
【００１７】
図４を用いて、プリズム１３の形状を特定する条件を、具体的に説明する。光源１１からの光の第１面１３ａとなす角である第１角度φ１は、略９０度（入射角が略０度）に設定される。第１面１３ａで入射された光の第２面１３ｂへの入射角である第２角度φ２は、第１面１３ａで入射された光が第２面１３ｂで全反射できる角度に設定される。第１、第２面１３ａ、１３ｂを介してカバーガラス１５への入射角θと反射マイクロデバイス１７のオン状態のミラーで反射された光のカバーガラス１５からの出射角の合計である第３角度φ３は、第２角度φ２と同じ値に設定される。これにより、反射マイクロデバイス１７のオン状態のミラーで反射された光のカバーガラス１５からの出射光の第２面１３ｂとなす角である第４角度φ４が略９０度（入射角が略０度）に設定される。
【００１８】
第３角度φ３は、反射マイクロデバイス１７のチルト角の２倍以上必要である。反射マイクロデバイス１７のチルト角は一般に±１２度であるため、第３角度φ３は、２４度以上必要である。第３角度φ３は、２５〜６５度程度が望ましく、特に４５〜５５度程度が最適である。
【００１９】
反射マイクロデバイス１７は、半導体上に独立して動くミラー（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）が複数個敷き詰められた画像表示素子である。反射マイクロデバイス１７におけるそれぞれのミラーがオン状態の時は、プリズム１３を介して入射した光源１１からの光を第１光学系１９に向けて反射する。反射マイクロデバイス１７におけるそれぞれのミラーがオフ状態の時は、プリズム１３を介して入射した光源１１からの光を内部の吸収体（不図示）等に向けて反射し、第１光学系１９に向けて反射しない。反射マイクロデバイス１７の各ミラーを個別に駆動することにより、表示画素ごとに光の投射が制御される。
【００２０】
反射マイクロデバイス１７のミラーがある側は、厚さを有するカバーガラス１５で覆われる。
【００２１】
光源１１からの光は反射マイクロデバイス１７に対して斜め方向から入射される（カバーガラス１５への入射角θとほぼ同じである）ため、反射マイクロデバイス１７の反射面の平面形状は、矩形であるが、第１光学系１９によって第１結像される中間像は台形歪みを有する台形像となる。この台形像は、第２光学系２３により矯正されて、台形歪みのない拡大投影像としてスクリーン２５に投影される。
【００２２】
カバーガラス１５による屈折量が多くなり、カバーガラス１５による屈折量が多くなると、収差の補正が困難になるため、光源１１からの光のカバーガラス１５への入射角θは小さく設定できるのが望ましい（図３参照）。しかし、プリズム１１を用いない形態で、入射角θが小さく設定されると、光源１１からカバーガラス１５への光が第１光学系１９に影響を及ぼす可能性がある。また、カバーガラス１５への入射角θが大きい場合に比べて、スクリーン２５への入射角が小さくなり、映像装置１の奥行きが長くなる。
【００２３】
そこで、プリズム１１を用いない形態の場合、図２のように、光源１１から光のカバーガラス１５への入射角θが大きくされるが、カバーガラス１５による屈折量が多くなり、収差の補正が困難になる。
【００２４】
本実施形態では、光源１１からの光がカバーガラス１５に入射される前に、プリズム１１を介して光の方向を曲げるため、映像装置１の奥行き寸法を小さく抑えた上に、光源１１からカバーガラス１５への光が第１光学系１９に影響を及さない位置関係で、カバーガラス１５への入射角θを小さく設定することができる（図１参照）。入射角θが小さければ、カバーガラス１５による屈折量が少なくて済み、収差補正が容易になるメリットを有する。
【００２５】
なお、本実施形態では、プリズム１３を用いる形態を説明したが、上述の機能を有する他の光学部材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態における映像装置の構成図である。
【図２】プリズムを用いない形態であって、カバーガラスへの入射角を小さくした映像装置の構成図である。
【図３】プリズムを用いない形態であって、カバーガラスへの入射角を大きくした映像装置の構成図である。
【図４】プリズムを構成する第１〜第３面と光の入射角、出射角を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  映像装置
１１  光源
１３  プリズム
１３ａ〜１３ｃ  第１〜第３面
１５  カバーガラス
１７  反射マイクロデバイス
１９  第１光学系
２１  つなぎ光学系
２３  第２光学系
２５  スクリーン
θ  カバーガラスへの入射角
φ１〜φ４  第１〜第４角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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