(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源、投影レンズ、及び前記複数の光源と前記投影レンズとの間に位置する空間光変調器を具えている投射装置であって、
前記空間光変調器が複数の光偏向デバイスを具え、
前記光偏向デバイスの各々には傾斜軸の周りを傾斜可能な素子が設けられており、
前記傾斜軸が互いに平行に延在し、
前記複数の光源の各々は前記空間光変調器上に光スポットを投影するように備えられ、
動作中に、前記光偏向デバイスの各素子上に投影される前記複数の光源の光軸間の最短の接続線が、前記の空間光変調器の素子の傾斜軸に対して実質的に平行に延在するように、前記複数の光源が前記空間光変調器に対して配置される、
ことを特徴とする投射装置。
【請求項２】
前記複数の光源の光軸が互いに交差し、
該交差により、前記複数の光源の光軸間の最短の接続線は、前記空間光変調器上に投影されるときには、前記の空間光変調器の素子の傾斜軸に対して実質的に平行に延在する、
ことを特徴とする請求項1に記載の投射装置。
【請求項３】
インテグレータ系が、前記複数の光源からの光ビームを前記空間光変調器へ向かうように通過させるように配置される、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の投射装置。
【請求項４】
前記インテグレータ系が、前記光ビームにとっての、入射面と射出面とを有するインテグレータバーを具えていることを特徴とする請求項3に記載の投射装置。
【請求項５】
前記インテグレータバーの長方形の出口側の高さと幅の比が、前記空間光変調器の高さ/幅の比に相当するようにしたことを特徴とする請求項4に記載の投射装置。
【請求項６】
前記高さ/幅の比が、前記入射面では7:4となり、かつ前記射出面では3:4である、ことを特徴とする請求項4又は5に記載の投射装置。
【請求項７】
前記インテグレータ系が、複数個の長方形のレンズ素子を具備する1個の平行四辺形インテグレータプレートを具え、
該平行四辺形インテグレータプレートは長手方向の辺を有し、
該長手方向の辺は前記長方形のレンズ素子と或る角度を成し、
該角度が、前記傾斜軸と前記空間光変調器の長手方向の辺との間の角度に実質的に等しくなる、
ことを特徴とする請求項3-6のいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項８】
前記インテグレータ系がインテグレータバー及び少なくとも1個のインテグレータプレートを具え、該インテグレータバーを前記光源と前記インテグレータプレートとの間に位置させたことを特徴とする請求項3-7のいずれか一項に記載の投射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも２つの光源、投影レンズ及び前記両光源と前記投影レンズとの間に位置させる少なくとも１個の空間光変調器を具えており、該光変調器が複数の光偏向デバイスを具え、これらの各光偏向デバイスには傾斜軸の周りを傾斜可能な素子が設けられており、これらの素子の傾斜軸が互いに平行に延在するようにした投射装置に関するものである。
【０００２】
空間光変調器とは、反射特性を変えることができる（TMA又はDMDのような）アナログ又はディジタルミラーデバイス並びにアイドフォール及び光ビームの方向を変えることができる他の光変調器を意味するものと理解される。
【０００３】
【従来の技術】
欧州特許第0740178号から既知の斯種の投射装置では、空間光変調器を２つの光源によって照射する。この空間光変調器は複数の光偏向デバイスを具えており、各光偏向デバイスには傾斜軸の周りを傾斜し得る素子が設けられている。これらの各素子は、投影レンズの方に光を向ける位置から、投影レンズから光を遠ざける位置へと、又はその逆に別々に傾けることができる。各光源には、光源からの光を第１光軸へと向ける集光レンズを関連付けている。投射装置にはさらに、第１光軸上に位置し、各集光レンズからの光を受光する円柱レンズも設けられている。その後光は射出集光レンズを通過してから、空間光変調器上へと向けられる。
【０００４】
斯かる既知の投射装置の欠点は、光源を位置させる際に、空間光変調器の個々の素子の傾斜方向を考慮していないために、最適な光出力が得られない恐れがあると云うことにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複数の光源を具えているも、最適な光出力を得ることができる投射装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明による投射装置では、動作中にそれぞれの光源から来て、光偏向デバイスの各素子上に投影される光ビームの中心が、これらの各素子の傾斜軸に対してほぼ平行に延在する投影線上に位置付けられるように、それぞれの光源を空間光変調器に対して配置する。
【０００７】
光源から来る光スポットは傾斜軸に対して平行に延在する接続線上に位置するから、全ての光源から来る光は光偏向デバイスの素子に入り、この光は素子を傾斜させると、同じ方向に偏向されるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、図面中、対応する構成部品を示すものには同じ参照番号を付して示してある。
【０００９】
図１は既知の投射装置１を示し、これは、光源２と、この光源の前のレンズ３と、このレンズの前に置く回転自在のカラーフィルタ４と、光源２の光路５内に位置させるインテグレータバー（integrator  bar）６と、このインテグレータバーの光源とは反対側に位置させる偏向ミラー７と、光路５内に位置させる全反射（TIR）プリズム８と、このTIRプリズムに近接して位置させるディジタルミラーデバイス（DMD）から成る空間光変調器９と、TIRプリズムの反対側に位置させる投影レンズ１０とを具えている。光路５はDMD９から結像光路１１としてさらに延在する。
【００１０】
図２は傾斜軸１３の周りを傾斜可能な素子１４を設けたディジタル光-偏向デバイス１２を示す。素子１４は２つの静止状態間にて傾斜可能である。このようなディジタル光-偏向デバイスは、特に冒頭にて記載した欧州特許出願のEP-A2-0740178から明らかなように、本来既知のものであるため、これについての詳細な説明は省略する。現在市販されているディジタル光-偏向デバイス１２は長方形の素子１４を具えており、この素子はその対角線に対して平行に延在する傾斜軸１３の周りを傾斜し得るようになっている。
【００１１】
図３は、光源２によって照射され、且つこの光源の光を投影レンズ１０の方へと向けることができる多数のディジタル光-偏向デバイス１２’，１２’’及び１２’’’の動作を図式的に示した図である。光-偏向デバイス１２’’及び１２’’’は、光源２から来る光ビーム15’’及び１５’’’を投影レンズ１０の方へと偏向させるように傾斜している。しかし、光-偏向デバイス１２’の素子１４’は、光源２から来る光ビーム１５’が投影レンズ１０から離れて偏向されるように傾斜している。素子１４’を他の併置した光-偏向デバイス１２’’及び１２’’’の各素子の傾斜方向と同じ方向に傾斜させた場合には、光ビーム１５’も破線で示した方向１６における投影レンズ１０の方へと向けられることになる。
【００１２】
図４及び図５は、レンズ３’，３’’を前に置いた２つの光源２’，２’’を具えている本発明による投射装置１７の第１実施例のそれぞれ平面図及び側面図である。図４から明らかなように、光源２’，２’’の光軸１８，１９は互いに垂直の方向とする。図５から明らかなように、光軸１８，１９は少し離れて（２０）互いに交差する。投射装置１７は、入口側２２と出口側２３とを有してるインテグレータバー２１を具えている。入口側２２に近接した所で、光源２’，２’’から来る光ビーム２４，２５を互いに隣り合って結合させる。このために、光源２’’の光路１９内に偏向ミラー２６を配置し、この偏向ミラーで光ビーム２５を光ビーム２４に対して平行に延在する方向に偏向させる。インテグレータバー２１はその高さをHとし、その入口側付近の幅をB1とし、出口側付近の幅をB2とする。H:B1の比は、例えば７:４とし、また、H:Bの比は３：４とする。入口側付近の幅B1を出口側付近の幅B2に対してほぼ２倍とすることにより、光源２’，２’’から来る光ビームはインテグレータバー２１内で互いに接して結合される。
【００１３】
投射装置１７はさらに、カラーフィルタ４、偏向ミラー７、TIRプリズム８、DMD９及び投影レンズ１０も具えている。インテグレータバー２１での双方の光ビームの結合を最適なものとするために、カラーフィルタ４を、図１の装置のようにインテグレータバー２１の入口側２２に近接して配置するのではなく、出口側２３に近接して配置する。
【００１４】
光源２’，２’’から来る光ビームは光路５を経て光偏向デバイス１２の素子１４に入射する。光源２’，２’’は、各素子１４に当る光スポットの中心が当該素子１４の傾斜軸１３と一致する投影線上に位置付けられるように配置する。換言するに、光源２’，２’’は、素子１４の傾斜軸１３に対して、各素子１４上に投影される光源２’，２’’の光軸１８と１９との間を結ぶ最短の線２７が当該素子１４の傾斜軸に対して平行に延在するように配置する。素子１４は約10°のようなごく僅かな角度しか傾斜しないから、このようにして2つの光源２’，２’’の出力が最適なものとなるようにする。
【００１５】
図６は本発明による投射装置の第２実施例に使用し得るインテグレータプレート２８を示す。この投射装置は、図４及び図５に示した投射装置におけるインテグレータバー２１を第１インテグレータプレート２８と置換えて、この第１インテグレータプレートの後方に配置した第２インテグレータプレートによってDMD9上に結像させるようにしたものに相当する。第２インテグレータプレートは第１インテグレータプレートと同じものとするか、又は光源用に最適なものとすることができる。インテグレータプレート２８は平行六面体の外周を有し、これは複数の長方形のインテグレータレンズ素子２９を具えている。各レンズ素子２９の高さｈと幅ｂの比はDMD９の高さ/幅の比に相当するようにする。インテグレータプレート２８は、光源２’から来る光ビーム２４がインテグレータプレート２８の左上隅を照射し、また、光源２’’から来る光ビーム２５がインテグレータプレート２８の右下隅を照射するように、光源２’，２’’の前に配置する。実際には、各光ビーム２４，２５の境界はさほどシャープには規定されない。光ビーム２４，２５の中心Mは平行六面体のインテグレータプレート２８の長手方向の辺３０に対して平行に延在する接続線L上に位置させる。インテグレータプレート２８の長手方向の辺３０はレンズ素子２９の辺と約４５°の角度αを成す。この角度αは、傾斜軸１３が四角形の素子１４の辺と囲む角度βに相当する角度とする。
【００１６】
図７‐図９は本発明による投射装置３１の第３実施例を示し、これは、図４及び図５に示した投射装置１７とは、インテグレータバー２１の代わりにインテグレータバー３２を設け、且つインテグレータプレート３３，３４をインテグレータバーの出口側の近くに配置している点で異なるものである。インテグレータバー３２は入口側３５に近い所は長方形をしており、光源２’，２’’からの光ビーム２４，２５が互いに隣り合って入口側３５に入射する。入射光ビーム２４に対して、インテグレータバー３２は45°の角度αを成す。インテグレータバー３２は出口側３６の近くも長方形をしている。インテグレータプレート２８に相当するインテグレータプレート３３を出口側３６の近くに位置させる。このインテグレータプレート３３はインテグレータバー３２から長方形の光ビーム３７を受光する。種々のインテグレータレンズ素子２９のお陰で、光ビーム３７は一層均質化される。光ビーム３７はインテグレータレンズ素子２９の辺と４５°の角度αを成す。これにより、図6につき既に述べたように、光源２’，２’’から来る光ビーム２４，２５は素子１４の傾斜軸１３上にて互いに隣り合って位置するようになる。インテグレータバーとインテグレータプレートとの双方を用いる場合には、インテグレータプレート上に位置させるレンズ素子の数を比較的少なくすることができる。
【００１７】
角度βは別の空間光変調器では４５°よりも大きくしたり、又はそれよりも小さくしたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  単一光源を具えている投射装置を示す図である。
【図２】  空間光変調器の素子を示す図である。
【図３】  空間光変調器の動作を示す図である。
【図４】  本発明による投射装置の第１実施例の平面図である。
【図５】  図４に示した投射装置の側面図である。
【図６】  本発明による投射装置の第２実施例のインテグレータプレートを示す図である。
【図７】  本発明による投射装置の第３実施例を示す図である。
【図８Ａ】  図７に示した投射装置のインテグレータバーの入口側を示す図である。
【図８Ｂ】  図７に示した投射装置のインテグレータバーの出口側を示す図である。
【図９】  図７に示した投射装置のインテグレータプレートを示す図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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