JP2001166255A

JP2001166255A - 画像投影装置

Info

Publication number: JP2001166255A
Application number: JP34557099A
Authority: JP
Inventors: Seiji Tsuchikawa; 清次土川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】投影レンズのバックフォーカスの短縮と放熱
構造の簡素化を図ることで、小型で安価な画像投影装置
を提供することを目的としたものである。【解決手段】光源より導かれた照明光を映像の明暗を
応じてＯＮ光とＯＦＦ光のいずれかの方向に選択的に偏
向する光偏向素子と、ＯＮ光をスクリーンに投影する投
影手段と、光偏向素子と投射手段の光路間に配置された
プリズムアセンブリとを備え、プリズムアセンブリは、
ＯＮ光を透過させＯＦＦ光を全反射させるエアギャップ
を有しており、エアギャップに面するプリズムのうちＯ
ＦＦ光の全反射する側のプリズムが、ＯＦＦ光の少なく
とも一部をエアギャップ側の面と対向する面との間で各
１回以上全反射させる、薄いくさび型の形状を有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明光の空間変調
手段としてデジタルマイクロミラーデバイス等の光偏向
素子を利用した画像投影装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像投影装置に使用される光変調素子の
一つとして、微小なミラーを多数配列したデジタルマイ
クロミラーデバイス（以下「ＤＭＤ」と記載）と呼ばれ
る光偏向素子が知られている。

【０００３】図６は、その原理図であって、ＤＭＤ６１
は、６１ａ〜６１ｄに示すような多数のマイクロミラー
を有している。

【０００４】各ミラーは、投影画像の画素一つ一つに対
応するものであって、映像の明暗に応じて、６１ａ、６
１ｂに示すようなＯＮ状態と、６１ｃ、６１ｄに示すよ
うなＯＦＦ状態に電気的に駆動することができる。

【０００５】各ミラーの振角は、通常±１０度程度であ
って、ＤＭＤ６１の法線に対して２０度の傾きで入射し
た照明光６４は、ＯＮ状態のミラー６１ａ、６１ｂでは
ＤＭＤ６１に対して垂直方向に反射され、ＯＦＦ状態の
ミラー６１ｃ、６１ｄではＤＭＤ６１に対して４０度の
角度で反射されるようになり、ＯＮ光６５とＯＦＦ光６
６の２つの角度に偏向することが可能となる。

【０００６】そして、このようなＤＭＤ６１を画像投影
装置に適用した例として、２つのエアギャップを含むプ
リズムアセンブリを利用した技術が、特表平９−５１０
０２１号公報に示されている。

【０００７】図７は、その一例を示したものであり、光
学系は、プリズムアセンブリ７０、前記±１０度のミラ
ー振角を有するＤＭＤ７１、投影レンズ７２、吸光体７
３から構成されている。

【０００８】プリズムアセンブリ７０は、ＢＫ７光学ガ
ラス（屈折率１．５２）などで作製されたものであり、
ＤＭＤ７１に近い側に設けられた第１のエアギャップ７
０ｄと、ＤＭＤ７１から離れた側に設けられた第２のエ
アギャップ７０ｅとを有している。

【０００９】本光学系において、光源（図示せず）から
の照明光７４は、エアギャップ７０ｄによって全反射し
た後、ＤＭＤ７１に入射して、ＯＮ光７５乃至ＯＦＦ光
７６のいずれかの方向に偏向される。

【００１０】ＯＮ光７５は、第１のエアギャップ７０
ｄ、第２のエアギャップ７０ｅを透過し、投影レンズ７
２に入射する。

【００１１】一方、ＯＦＦ光７６は、第１のエアギャッ
プ７０ｄを透過後、エアギャップ７０ｅで全反射し、プ
リズムの側面上方部より出射して、吸光体７３によって
吸収される。

【００１２】この結果、ＤＭＤ７１の有する各マイクロ
ミラーの状態が投影レンズ７２を介してスクリーン（図
示せず）に明暗となって現われ、映像を表示することが
可能となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術による画像投影装置では、図７に示すように、Ｏ
Ｎ光７５を透過させＯＦＦ光７６を全反射させる第２の
エアギャップ７０ｅが、照明光７４を全反射させＯＮ光
７５を透過させる第１のエアギャップ７０ｄに比べて、
ＤＭＤ７１から離れて配置されているため、大きな傾き
角を有するＯＦＦ光７６を捕捉するよう第２のエアギャ
ップ７０ｅの面積を大きく確保する必要がある。

【００１４】これに伴って、プリズムアセンブリ７０の
全体も大型化し、投影レンズのバックフォーカスが長く
なる。

【００１５】このため、投影レンズの内部構成が複雑な
ものとなり、光学系の大型化とコストアップを招いてい
る。

【００１６】また、吸光手段７３は、ＯＦＦ光７６を吸
収するため、画面を黒表示にした場合などに相当量の発
熱が生じる。

【００１７】装置内の発熱源としては、この他に、ＤＭ
Ｄ７１における反射ロスやミラー駆動に伴う発熱、光源
部における赤外線や紫外線の放出に伴う発熱等が考えら
れるが、結果として、装置内に熱源が多数散在する形と
なり、装置内の放熱構造が複雑なものになってしまう。

【００１８】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであって、投影レンズのバックフォーカスの
短縮と放熱構造の簡素化を図ることで、小型で安価な画
像投影装置を提供することを目的としたものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明では、画像投影装置を下記の構成としてい
る。

【００２０】第１の本発明では、光源と、前記光源より
導かれた照明光を映像の明暗を応じてＯＮ光とＯＦＦ光
のいずれかの方向に選択的に偏向する光偏向素子と、前
記ＯＮ光をスクリーンに投影する投影手段と、前記光偏
向素子と前記投射手段の光路間に配置されたプリズムア
センブリとを備えた画像投影装置において、前記プリズ
ムアセンブリは、前記ＯＮ光を透過させ前記ＯＦＦ光を
全反射させるエアギャップを有しており、前記エアギャ
ップに面するプリズムのうち前記ＯＦＦ光の全反射する
側のプリズムが、前記ＯＦＦ光の少なくとも一部を前記
エアギャップ側の面と対向する面との間で各１回以上全
反射させる、薄いくさび型の形状を有している。

【００２１】第２の本発明では、光源と、前記光源より
導かれた照明光を映像の明暗を応じてＯＮ光とＯＦＦ光
のいずれかの方向に選択的に偏向する光偏向素子と、前
記ＯＮ光をスクリーンに投影する投影手段と、前記光偏
向素子と前記投射手段の光路間に配置されたプリズムア
センブリとを備えた画像投影装置において、前記プリズ
ムアセンブリは、前記照明光の入射面を備えた入射プリ
ズムと、前記光偏向素子に面する中間プリズムと、前記
投影手段に面する出射プリズムとから構成され、前記照
明光と前記ＯＦＦ光を分離する第１のエアギャップと、
前記ＯＮ光と前記ＯＦＦ光を分離する第２のエアギャッ
プとを有しており、前記第２のエアギャップが前記第１
のエアギャップより前記光偏向素子の近くに配置されて
いる。

【００２２】第３の本発明では、光源と、前記光源より
導かれた照明光を映像の明暗を応じてＯＮ光とＯＦＦ光
のいずれかの方向に選択的に偏向する光偏向素子と、前
記ＯＮ光をスクリーンに投影する投影手段と、前記光偏
向素子と前記投射手段の光路間に配置されたプリズムア
センブリとを備えた画像投影装置において、前記プリズ
ムアセンブリは、前記照明光の入射面を備えた入射プリ
ズムと、前記光偏向素子に面する中間プリズムと、前記
投影手段に面する出射プリズムとから構成され、前記入
射プリズム又は中間プリズムが前記ＯＦＦ光を外部に出
射させる面を備えている。

【００２３】第４の本発明では、第２又は第３の本発明
の構成に加えて、前記入射プリズムと前記出射プリズム
が隣接して配置され、その境界部に前記照明光を全反射
させ前記ＯＮ光を透過させる第１のエアギャップが形成
されており、前記入射プリズムと前記中間プリズムが隣
接して配置され、その境界部に前記ＯＮ光を透過させ前
記ＯＦＦ光を全反射させる第２のエアギャップが形成さ
れている。

【００２４】第５の本発明では、第２又は第３の本発明
の構成に加えて、前記入射プリズムと前記出射プリズム
が隣接して配置され、その境界部に前記照明光を透過さ
せ前記ＯＮ光を全反射させる第１のエアギャップが形成
されており、前記出射プリズムと前記中間プリズムが隣
接して配置され、その境界部に前記ＯＮ光を透過させ前
記ＯＦＦ光を全反射させる第２のエアギャップが形成さ
れている。

【００２５】第６の本発明では、第２又は第３の本発明
の構成に加えて、前記入射プリズムと前記中間プリズム
が隣接して配置され、その境界部に前記照明光を透過さ
せ前記ＯＮ光を全反射させる第１のエアギャップが形成
されており、前記中間プリズムと前記出射プリズムが隣
接して配置され、その境界部に前記ＯＮ光を透過させ前
記ＯＦＦ光を全反射させる第２のエアギャップが形成さ
れている。

【００２６】第７の本発明では、第２又は第３の本発明
の構成に加えて、前記出射プリズムと前記中間プリズム
が隣接して配置され、その境界部に前記照明光を全反射
させ前記ＯＮ光を透過させる第１のエアギャップが形成
されており、前記中間プリズムと前記入射プリズムが隣
接して配置され、その境界部に前記ＯＮ光を全反射させ
前記ＯＦＦ光を透過させる第２のエアギャップが形成さ
れている。

【００２７】第８の本発明では、光源と、前記光源より
導かれた照明光を映像の明暗を応じてＯＮ光とＯＦＦ光
のいずれかの方向に選択的に偏向する光偏向素子と、前
記ＯＮ光をスクリーンに投影する投影手段と、前記光偏
向素子と前記投射手段の光路間に配置されたプリズムア
センブリとを備えた画像投影装置において、前記プリズ
ムアセンブリは、前記照明光と前記ＯＮ光若しくは前記
ＯＮ光と前記ＯＦＦ光を分離するエアギャップを有して
おり、前記エアギャップに面するプリズムのうち少なく
とも片方のプリズムが、エアギャップ側に平板を接合し
たプリズム接合体である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明における画像投影装
置の種々の実施形態について、図面を参照しながら説明
する。

【００２９】なお、以下に示す実施例をおいては、プリ
ズムの形状や寸法等を従来技術と比較し易くするため、
光偏向素子として前記±１０度のミラー振角を有するＤ
ＭＤを採用し、プリズムの材料として前記ＢＫ７光学ガ
ラスを使用した場合の例について述べている。

【００３０】しかしながら、光偏向素子としては、ＤＭ
Ｄのようなミラーを駆動させるタイプの素子のほか、液
晶材料の複屈折性や、音響光学素子やホログラムのよう
な回折現象を利用したものを使用してもよい。

【００３１】また、プリズムの材料に関しても、ガラス
に限らず、ＰＭＭＡやＰＣなどのプラスチック等の材料
が使用可能であることは言うまでもない。

【００３２】（実施の形態１）図１は、本発明の第１の
実施の形態を示す光学系の構成図である。本図におい
て、光学系は、光偏向素子１１、投影レンズ１２、プリ
ズムアセンブリ１０、吸光手段１３を備えている。

【００３３】プリズムアセンブリ１０は、照明光１４の
入射面を備えた入射プリズム１０ａと、前記光偏向素子
１１に面するくさび状の中間プリズム１０ｂと、前記投
影レンズ１２に面する出射プリズム１０ｃの計３個のプ
リズムから構成されている。

【００３４】そして、入射プリズム１０ａと出射プリズ
ム１０ｃの間に照明光１４を全反射させＯＮ光１５を透
過させる傾斜角を有する第１のエアギャップ１０ｄを形
成し、入射プリズム１０ａと中間プリズム１０ｂの間
に、ＯＮ光１５を透過させＯＦＦ光１６を全反射させる
傾斜角を有する第２のエアギャップ１０ｅを形成してい
る。

【００３５】照明光１４は、±１０度程度の平行度を有
する光束であり、光源部（図示せず）によって生成され
る。

【００３６】光源部は、例えば、発光体となるランプ、
反射鏡、集光レンズ等から構成されるものであって、照
明光の均一性を重視する場合は、光学的インテグレータ
ーを組み合わせて使用してもよい。

【００３７】また、カラー画像を表示するため、赤、
緑、青などのカラーフィルタを含んだものとしてもよ
い。

【００３８】光源部で生成された照明光１４は、入射プ
リズム１０ａに入射し、第１のエアギャップ１０ｄで全
反射し、第２のエアギャップ１０ｅを透過した後、光偏
向素子１１に入射する。

【００３９】そして、映像の明暗に応じてＯＮ光１５乃
至ＯＦＦ光１６のいずれかの方向に偏向される。

【００４０】このうち、ＯＮ光１５に関しては、第２の
エアギャップ１０ｅ、第１のエアギャップ１０ｄを透過
し、投影レンズ１２を介して、スクリーン（図示せず）
に到達して映像を形成する。

【００４１】投影レンズ１２は、通常複数の単レンズを
鏡筒内に組み込んだものが用いられるが、これに限定さ
れることなく、曲面状のミラーを組み合わせた反射型の
投影手段等を採用してもよい。

【００４２】一方、ＯＦＦ光１６は、くさび状の中間プ
リズム１０ｂの第２のエアギャップ１０ｅに接する界面
と、それに対向する光偏向素子１１側の界面とで全反射
を繰り返し、プリズムの側面から出射する。

【００４３】プリズムを出射したＯＦＦ光１６は、吸光
手段１３によって吸収し、迷光の発生を防いでいる。

【００４４】吸光手段１３としては、例えば、黒色につ
や消し塗装されたアルミ製の放熱フィン等を使用するこ
とができる。

【００４５】上記プリズムアセンブリ１０の構成によれ
ば、ＯＦＦ光を分離する作用を有する中間プリズム１０
ｂがくさび型の薄い形状であるため、全反射後のＯＦＦ
光を直接出射させる従来の方式に比べて、投影レンズの
バックフォーカスを短縮することができる。

【００４６】また、第２のエアギャップ１０ｅを第１の
エアギャップ１０ｄより光偏向素子１１の近くに配置
し、入射プリズム１０ａ入射直後の照明光１４の進行方
向を入射プリズム１０ａの下面（第２のエアギャップ１
０ｅ）に対してほぼ平行な角度とし、入射プリズム１０
ａの寸法を最小化していることも、バックフォーカスの
短縮に寄与している。

【００４７】具体的な数値としてＯＮ光がプリズム中を
透過する光路長を比較すると、本実施の形態は図７に示
す従来例に対して約３９％の短縮に成功している。

【００４８】また、本構成によるプリズムアセンブリに
よれば、吸光手段１３の寸法を従来の方法に比べ小型化
することが可能であり、熱源を局部に集中させ、装置全
体にわたって部品の温度が上昇するのを防ぐことが可能
である。

【００４９】そして、吸光手段１３は、同じく熱源とな
る光偏向素子１１の近傍に配置されており、冷却ファン
を共通化するなど、２つの熱源を一括して管理すること
が容易になり、放熱構造の簡素化を図ることができる。

【００５０】（実施の形態２）図２は、本発明の第２の
実施の形態を示す光学系の構成図である。

【００５１】本光学系は、前記実施の形態１の光学系を
修正し、プリズムアセンブリをより小型にしたものであ
る。以下、実施の形態１との相違点について説明する。

【００５２】第一の相違点は、出射プリズム２０ｃをＯ
Ｎ光２５が通過する最小限の大きさとし、第１のエアギ
ャップ２０ｄに面する側に平板プリズム２０ｆを接着し
た構造とした点である。

【００５３】出射プリズム２０ｃを最小限の大きさとす
ることにより、投影レンズのバックフォーカスが短縮さ
れることは自明のことであるが、これを単純に実践する
と、入射プリズム２０ａとの間のエアギャップ２０ｄの
大きさが不足し、エアギャップの端部を固めている封止
剤等によって照明光２４の一部が全反射しなくなり、投
影画像に影を生じる可能性がある。

【００５４】これを回避するため、本実施の形態におい
ては、第１のエアギャップ２０ｄに面する部分に平板プ
リズム２０ｆを挿入し、照明光２４が照射される領域全
体にわたって安定したエアギャップを形成している。

【００５５】出射プリズム２０ｃは、全体としては凹多
角形となっており、通常の方法では研磨するのが困難で
あるが、凸多角形のプリズムと平板プリズムとの接合体
であるため、接合前の単品の状態で容易に研磨すること
が可能になっている。

【００５６】このようにして、プリズム中のＯＮ光の光
路長は、前記実施の形態１と比べて更に１４％短くする
ことが可能である。

【００５７】第二の相違点は、くさひ状の中間プリズム
２０ｂの長さを短くして、プリズム側面に吸光手段２３
を密着させた構造とした点である。

【００５８】中間プリズム２０ｂの長さが短くなったた
め、吸光手段２３は、より小型化され、より光変調素子
２１に近づいている。

【００５９】このため、吸光手段２３及び光変調素子２
１での発熱の一括管理をより容易に行なうことが可能と
なっている。

【００６０】一方、中間プリズム２０ｂの小型化に伴っ
て、ＯＦＦ光２６の一部は、プリズム側面を臨界角以上
の角度で照射するようになっている。

【００６１】吸光手段２３をプリズムに密着させたの
は、このときの全反射を防ぐことを目的としたものであ
る。

【００６２】上記プリズムに密着させた場合の吸光手段
２３としては、前述の黒色に塗装された放熱フィン等を
直接プリズムに接着する方法があるが、この他にも、プ
リズムと放熱フィンの熱膨脹率の差に対する緩衝材とし
て透明なシリコーンゴム等を間に挟んで接着した構造と
する等の方法を採用してもよい。

【００６３】（実施の形態３）図３は、本発明の第３の
実施の形態を示す光学系の構成図である。

【００６４】本実施の形態におけるプリズムアセンブリ
３０では、入射プリズム３０ａと出射プリズム３０ｃの
境界部に、照明光３４を透過させＯＮ光３５を全反射さ
せる傾斜角を有する第１のエアギャップ３０ｄを形成
し、出射プリズム３０ｃと中間プリズム３０ｂの境界部
に、ＯＮ光３５を透過させＯＦＦ光３６を全反射させる
傾斜角を有する第２のエアギャップ３０ｅを形成してい
る。

【００６５】照明光３４は、入射プリズム３０ａに入射
した後、第１のエアギャップ３０ｄ、第２のエアギャッ
プ３０ｅを透過して、光偏向素子３１に入射する。

【００６６】その後、照明光３４は光偏向素子３１によ
ってＯＮ光３５乃至ＯＦＦ光３６のいずれかの方向に偏
向される。

【００６７】ＯＮ光３５は、第２のエアギャップを透過
後、第１のエアギャップで全反射され、投影レンズ３２
に導かれる。

【００６８】一方、ＯＦＦ光３６は、前記第２の実施の
形態と同様にして、中間プリズム３０ｂの側面に導か
れ、吸光手段３３によって吸収される。

【００６９】本実施の形態のプリズムアセンブリ３０に
よれば、前述の実施の形態と同様のバックフォーカスの
短縮と放熱構造の簡素化の効果に加え、ＯＮ光３５の経
路が第２のエアギャップ３０ｅを垂直に近い角度で１回
透過するだけの構造であるため、エアギャップで生じる
非点収差が軽減され、投影画像を鮮明なものとすること
ができる。

【００７０】（実施の形態４）図４は、本発明の第４の
実施の形態を示す光学系の構成図である。

【００７１】本実施の形態におけるプリズムアセンブリ
４０では、入射プリズム４０ａと中間プリズム４０ｂの
境界部に、照明光４４を透過させＯＮ光４５を全反射さ
せる傾斜角を有する第１のエアギャップ４０ｄを形成
し、中間プリズム４０ｂと出射プリズム４０ｃの境界部
に、ＯＮ光４５を透過させＯＦＦ光４６を全反射させる
傾斜角を有する第２のエアギャップ４０ｅを形成してい
る。

【００７２】照明光４４は、入射プリズム４０ａに入射
後、第１のエアギャップ４０ｄを透過し、光偏向素子４
１に入射して、ＯＮ光４５乃至ＯＦＦ光４６のいずれか
の方向に偏向される。

【００７３】ＯＮ光４５は、第１のエアギャップ４０ｄ
で全反射された後、第２のエアギャップ４０ｅを透過し
て、投影レンズ４２に導かれる。

【００７４】一方、ＯＦＦ光４６は、第１のエアギャッ
プ４０ｄ及び第２のエアギャップ４０ｅでの全反射によ
って、プリズムアセンブリ４０の上面部に導かれる。

【００７５】なお、本実施の形態においては、ＯＦＦ光
４６のうち一部が、第１のエアギャップ４０ｄで全反射
せず、入射プリズム４０ａに再入射している。

【００７６】しかし、このような光束に関しても、最終
的にプリズムアセンブリ４０の上面部に導かれる点は、
中間プリズム４０ｂ内で全反射している光束と何ら変わ
ることはない。

【００７７】プリズムアセンブリ４０の上面部には、吸
光手段４３を密着させており、ＯＦＦ光４６のすべてが
確実に吸収されるようにしている。

【００７８】なお、プリズムの上面でＯＦＦ光４６が全
反射することがなければ、吸光手段４３は、必ずしもプ
リズムアセンブリ４０に密着させる必要はない。

【００７９】上記のようなプリズムアセンブリ４０の構
成によれば、第１のエアギャップ４０ｄで全反射された
ＯＮ光４５の進行方向が光偏向素子４１に対してほぼ平
行となり中間プリズム４０ｂが小型化され、出射プリズ
ム４０ｃに関しても薄型の形状となっているため、投影
レンズのバックフォーカスを短縮することができる。

【００８０】ＯＮ光がプリズム中を透過する光路長を比
較すると、本実施の形態によるプリズムアセンブリ４０
は、図７に示す従来例に対して約３５％の短縮に成功し
ている。

【００８１】また、ＯＮ光４５が透過するエアギャップ
に関しては、前記実施の形態３と同様に第２のエアギャ
ップ４０ｅを垂直に近い角度で１回透過するだけの構造
であるため、エアギャップで生じる非点収差が軽減さ
れ、投影画像を鮮明なものとすることができる。

【００８２】更に照明光を含めた光路全体でのエアギャ
ップ透過回数に関しては、前記実施の形態３が３回であ
るのに対して、本実施の形態は２回であるため、光量ロ
スの発生も抑えられている。

【００８３】そして、本実施の形態によるプリズムアセ
ンブリ４０では、吸光手段４３が照明光４４の入射部に
隣接して配置されており、同じく熱源となる光源部（図
示せず）に面しており、冷却ファンを共通化するなど、
２つの熱源を一括して管理することが容易になるため、
放熱構造を簡素化することができる。

【００８４】（実施の形態５）図５は、本発明の第５の
実施の形態を示す光学系の構成図である。

【００８５】本実施の形態におけるプリズムアセンブリ
５０では、中間プリズム５０ｂと出射プリズム５０ｃの
境界部に、照明光５４を全反射させＯＮ光５５を透過さ
せる傾斜角を有する第１のエアギャップ５０ｄを形成
し、中間プリズム５０ｂと入射プリズム５０ａの境界部
に、ＯＮ光５５を全反射させＯＦＦ光５６を透過させる
傾斜角を有する第２のエアギャップ５０ｅを形成してい
る。

【００８６】そして、投影レンズのバックフォーカスを
短く保つため、出射プリズム５０ｃは、第１のエアギャ
ップ５０ｄに面する側に平板プリズム５０ｆを接合した
ものとしている。

【００８７】照明光５４は、入射プリズム５０ａに入射
した後、第２のエアギャップ５０ｅを透過後、第１のエ
アギャップ５０ｄで全反射され、その後、第２のエアギ
ャップ５０ｅで全反射され、光偏向素子５１に入射す
る。

【００８８】光偏向素子５１によって照明光５４はＯＮ
光５５乃至ＯＦＦ光５６のいずれかの方向に偏向され
る。

【００８９】ＯＮ光５５は、第２のエアギャップ５０ｅ
で全反射され、第１のエアギャップ５０ｄを透過して、
投影レンズ５２に導かれる。

【００９０】一方、ＯＦＦ光５６は、第２のエアギャッ
プ５０ｅを透過して、入射プリズム５０ａに再入射し
て、照明光５４の入射面から出射する。

【００９１】プリズムから出射したＯＦＦ光５６は、図
６においては、直後の吸光手段５３で吸収されるように
している。

【００９２】しかしながら、ＯＦＦ光５６は、照明光５
４に対して隣接して且つ逆方向に進行する光束となって
いるため、光源部に帰還するようにしてもよい。

【００９３】上記のような構成によれば、ＯＦＦ光５６
によって生ずる熱や光のエネルギーを光源部へ帰還させ
ることが可能になり、装置内の放熱構造を簡素化するこ
とができる。

【００９４】また、本実施の形態では、照明光５４とＯ
Ｎ光５５を合わせた光路全体でのエアギャップ透過回数
が前記実施の形態４と同様に２回だけであり、光量ロス
の発生が抑えられている。

【００９５】以上、５つの実施の形態を挙げて、本発明
による画像投影装置の種々の実施形態を説明したが、実
施の形態２及び５で示した平板プリズムを貼り付けたプ
リズム接合体の手法に関しては、図７の示すような従来
技術によるプリズムアセンブリ７０に対しても適用する
ことが可能である。

【００９６】この場合、プリズム７０ｂの第１のエアギ
ャップ７０ｄ側の面に平板プリズムを接合する、プリズ
ム７０ｃの第２のエアギャップ７０ｅ側の面に平板プリ
ズムを接合する等の方法が考えられる。

【００９７】同様に、実施の形態１から３で示した全反
射を繰り返すくさび状プリズムの手法は、光偏向素子の
角度条件やプリズムの屈折率等の条件次第で、前記従来
技術によるプリズムアセンブリ７０に対して適用するこ
とが可能である。

【００９８】この場合、プリズム７０ｂの形状を薄いく
さび型の形状として、第１のエアギャップ７０ｄと第２
のエアギャップ７０ｅの間で適切な全反射が生じるよう
にすればよい。

【００９９】

【発明の効果】請求項１に記載の画像投影装置によれ
ば、光偏向素子からのＯＦＦ光分離に用いるプリズムを
くさび型の形状とする構成によって、プリズムを薄型化
し、投影レンズのバックフォーカスを短縮することがで
きる。

【０１００】請求項２に記載の画像投影装置によれば、
プリズムアセンブリ内に２つのエアギャップを無駄なく
配置することが可能となり、プリズムアセンブリ全体を
小型化・軽量化し、投影レンズのバックフォーカスを短
縮することができる。

【０１０１】請求項３に記載の画像投影装置によれば、
投影に不要なＯＦＦ光を処理する吸光手段を光源又は光
偏向素子の近傍に配置するため、吸光手段で生じる熱を
光源や光偏向素子で生じる熱と一括して処理することが
可能となり、装置内の放熱構造を簡略化することが可能
となる。

【０１０２】請求項４に記載の画像投影装置によれば、
バックフォーカスの短縮と放熱構造の簡素化が効果的に
実現されるのに加え、光偏向素子と投射レンズの光軸を
一直線状に配置したため、光学系のアライメント調整を
容易にすることができる。

【０１０３】請求項５に記載の画像投影装置によれば、
バックフォーカス短縮と放熱構造の簡素化の効果に加
え、ＯＮ光が垂直入射に近いエアギャップ１面のみを透
過する構成により、非点収差を軽減して投影画像を鮮明
なものとすることができる。

【０１０４】請求項６に記載の画像投影装置によれば、
バックフォーカス短縮と放熱構造の簡素化、非点収差を
軽減する効果に加え、照明光とＯＮ光を合わせた光路全
体のエアギャップ透過回数が２回だけであるため、光量
ロスの発生が抑えられ、明るい投影画像を得ることがで
きる。

【０１０５】請求項７に記載の画像投影装置によれば、
吸光手段と光源で生じる熱を一括処理する構成のほか、
投影に不要なＯＦＦ光を光源の方向に帰還することによ
って、吸光手段を特に必要としない光学系の構成を採用
することが可能となる。

【０１０６】請求項８に記載の画像投影装置によれば、
エアギャップに面するプリズムを凹多角形の断面形状と
することが可能であり、プリズム中の光線が通過しない
部分を最小限に抑え、プリズムを小型化・軽量化し、投
影レンズのバックフォーカスを短縮することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す光学系の構成
図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す光学系の構成
図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す光学系の構成
図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示す光学系の構成
図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態を示す光学系の構成
図である。

【図６】ＤＭＤの原理図である。

【図７】従来技術による光学系の構成図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０、５０、７０…プリズムアセン
ブリ１０ａ、２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ…入射プリズ
ム１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ…中間プリズ
ム１０ｃ、２０ｃ、３０ｃ、４０ｃ、５０ｃ…出射プリズ
ム１０ｄ、２０ｄ、３０ｄ、４０ｄ、５０ｄ、７０ｄ…第
１のエアギャップ１０ｅ、２０ｅ、３０ｅ、４０ｅ、５０ｅ、７０ｅ…第
２のエアギャップ１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１…光偏向素
子１２、２２、３２、４２、５２、７２…投影レンズ１３、２３、３３、４３、５３、７３…吸光手段１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４…照明光１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５…ＯＮ光１６、２６、３６、４６、５６、６６、７６…ＯＦＦ光２０ｆ、５０ｆ…平板プリズム６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ…ＤＭＤのマイクロミ
ラー７０ａ、７０ｂ、７０ｃ…プリズム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源より導かれた照明光を
映像の明暗を応じてＯＮ光とＯＦＦ光のいずれかの方向
に選択的に偏向する光偏向素子と、前記ＯＮ光をスクリ
ーンに投影する投影手段と、前記光偏向素子と前記投射
手段の光路間に配置されたプリズムアセンブリとを備え
た画像投影装置において、前記プリズムアセンブリは、
前記ＯＮ光を透過させ前記ＯＦＦ光を全反射させるエア
ギャップを有しており、前記エアギャップに面するプリ
ズムのうち前記ＯＦＦ光の全反射する側のプリズムが、
前記ＯＦＦ光の少なくとも一部を前記エアギャップ側の
面と対向する面との間で各１回以上全反射させることを
特徴とする画像投影装置。
【請求項２】光源と、前記光源より導かれた照明光を
映像の明暗を応じてＯＮ光とＯＦＦ光のいずれかの方向
に選択的に偏向する光偏向素子と、前記ＯＮ光をスクリ
ーンに投影する投影手段と、前記光偏向素子と前記投射
手段の光路間に配置されたプリズムアセンブリとを備え
た画像投影装置において、前記プリズムアセンブリは、
前記照明光の入射面を備えた入射プリズムと、前記光偏
向素子に面する中間プリズムと、前記投影手段に面する
出射プリズムとから構成され、前記照明光と前記ＯＮ光
を分離する第１のエアギャップと、前記ＯＮ光と前記Ｏ
ＦＦ光を分離する第２のエアギャップとを有しており、
前記第２のエアギャップが前記第１のエアギャップと前
記光偏向素子の間に配置されていることを特徴とする画
像投影装置。
【請求項３】光源と、前記光源より導かれた照明光を
映像の明暗を応じてＯＮ光とＯＦＦ光のいずれかの方向
に選択的に偏向する光偏向素子と、前記ＯＮ光をスクリ
ーンに投影する投影手段と、前記光偏向素子と前記投射
手段の光路間に配置されたプリズムアセンブリとを備え
た画像投影装置において、前記プリズムアセンブリは、
前記照明光の入射面を備えた入射プリズムと、前記光偏
向素子に面する中間プリズムと、前記投影手段に面する
出射プリズムとから構成され、前記入射プリズム又は中
間プリズムが前記ＯＦＦ光を外部に出射させる面を備え
ていることを特徴とする画像投影装置。
【請求項４】前記入射プリズムと前記出射プリズムが
隣接して配置され、その境界部に前記照明光を全反射さ
せ前記ＯＮ光を透過させる第１のエアギャップが形成さ
れており、前記入射プリズムと前記中間プリズムが隣接
して配置され、その境界部に前記ＯＮ光を透過させ前記
ＯＦＦ光を全反射させる第２のエアギャップが形成され
ていることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像投
影装置。
【請求項５】前記入射プリズムと前記出射プリズムが
隣接して配置され、その境界部に前記照明光を透過させ
前記ＯＮ光を全反射させる第１のエアギャップが形成さ
れており、前記出射プリズムと前記中間プリズムが隣接
して配置され、その境界部に前記ＯＮ光を透過させ前記
ＯＦＦ光を全反射させる第２のエアギャップが形成され
ていることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像投
影装置。
【請求項６】前記入射プリズムと前記中間プリズムが
隣接して配置され、その境界部に前記照明光を透過させ
前記ＯＮ光を全反射させる第１のエアギャップが形成さ
れており、前記中間プリズムと前記出射プリズムが隣接
して配置され、その境界部に前記ＯＮ光を透過させ前記
ＯＦＦ光を全反射させる第２のエアギャップが形成され
ていることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像投
影装置。
【請求項７】前記出射プリズムと前記中間プリズムが
隣接して配置され、その境界部に前記照明光を全反射さ
せ前記ＯＮ光を透過させる第１のエアギャップが形成さ
れており、前記中間プリズムと前記入射プリズムが隣接
して配置され、その境界部に前記ＯＮ光を全反射させ前
記ＯＦＦ光を透過させる第２のエアギャップが形成され
ていることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像投
影装置。
【請求項８】光源と、前記光源より導かれた照明光を
映像の明暗に応じてＯＮ光とＯＦＦ光のいずれかの方向
に選択的に偏向する光偏向素子と、前記ＯＮ光をスクリ
ーンに投影する投影手段と、前記光偏向素子と前記投射
手段の光路間に配置されたプリズムアセンブリとを備え
た画像投影装置において、前記プリズムアセンブリは、
前記照明光と前記ＯＮ光若しくは前記ＯＮ光と前記ＯＦ
Ｆ光を分離するエアギャップを有しており、前記エアギ
ャップに面するプリズムのうち少なくとも片方のプリズ
ムが、エアギャップ側に平板を接合したプリズム接合体
であることを特徴とする画像投影装置。