JP2003149599A - 投影型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反射型表示素子を用いた投影型表示装置とし
て、輝度むらの無い画像をスクリーンに投影するととも
に、光源系レンズ及び投影系レンズを安価な小口径レン
ズとし、低コストに製造することができるものを提供す
る。 【解決手段】正面方向に対して一方の方向に傾いた入射
方向から入射した光を反射して正面方向に出射するとと
もに複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示す
る反射型表示素子１と、光源１１からの光を光源系レン
ズ２１により光束を拡大して反射型表示素子１に前記入
射方向から投射する光源系２０と、前記反射型表示素子
１からの出射光を投影系レンズ２４により光束を拡大し
て投影する投影系２３と、前記反射型表示素子１の前に
配置され、光源系２０からの投射光を反射型表示素子１
の正面方向に対して前記入射方向に所定角度傾いた方向
に沿う平行光に補正して前記反射型表示素子１に入射さ
せるとともに、前記反射型表示素子１の正面方向に出射
した反射光をその光束を縮小して投影系レンズ２４に入
射させる中継光学部材２５とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、反射型表示素子
を用いた投影型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、反射型の液晶表示素子や、一般に
ＤＭＤと略称されるマイクロミラー素子（Digital Micr
omirror Device）等の反射型表示素子を用いた投影型表
示装置の開発が研究されている。

【０００３】図４は前記マイクロミラー素子を用いた従
来の投影型表示装置の側面図であり、この表示装置は、
マイクロミラー素子１と、前記マイクロミラー素子１に
光を投射する光源系１０と、前記マイクロミラー素子１
からの出射光を図示しないスクリーンに投影する投影系
１８とからなっている。

【０００４】前記マイクロミラー素子１は、１つ１つの
画素を、縦横の幅が１０μｍ〜２０μｍの極薄金属片
（例えばアルミニウム片）からなるマイクロミラーによ
り形成たものであり、これらのマイクロミラーの傾き方
向を切換えることにより画像を表示する。

【０００５】図５は前記マイクロミラー素子１の表示原
理を示しており、このマイクロミラー素子１は、その正
面方向に対して実質的に垂直な基準面Ｌに対して一方の
方向と他方の方向とに傾き動作する複数のマイクロミラ
ー２からなる複数の画素が前記基準面Ｌに沿って行方向
及び列方向に配列した表示エリアＡを有している。

【０００６】なお、前記複数のマイクロミラー２は、行
方向及び列方向にマトリックス状に配列形成されたＣＭ
ＯＳをベースとする複数のミラー駆動素子（図示せず）
の上にそれぞれ設けられており、これらのミラー駆動素
子へのデジタル信号の印加により前記一方の方向と他方
の方向とにそれぞれ前記基準面Ｌに対して１０°程度の
傾き角で傾動されるようになっている。

【０００７】このマイクロミラー素子１は、その正面方
向、つまり前記基準面Ｌの法線ｈに沿った方向に対して
前記マイクロミラー２の一方の傾き方向に傾いた入射方
向から所定の角度範囲の入射角で前記表示エリアＡに入
射した光を、前記複数のマイクロミラー２の傾き方向の
切換えにより前記正面方向と斜め方向とに反射して画像
を表示するものであり、前記マイクロミラー２を図５に
実線で示した方向に傾き動作させると、前記入射方向か
ら入射した光が、その経路を図に実線で示したように、
前記マイクロミラー２によりマイクロミラー素子１の正
面方向に反射され、そのマイクロミラー２に対応する画
素の正面方向から見た表示が明表示になる。

【０００８】また、前記マイクロミラー２を図５に二点
鎖線で示した方向に傾き動作させると、前記入射方向か
ら入射した光が、その経路を図に破線で示したように、
前記マイクロミラー２により前記正面方向に対して斜め
方向に反射され、そのマイクロミラー２に対応する画素
の正面方向から見た表示が暗表示（黒）になる。

【０００９】すなわち、このマイクロミラー素子１は、
前記複数のマイクロミラー２の傾き方向の切換えによ
り、これらのマイクロミラー２に対応する画素の正面方
向から見た表示の明るさを制御して画像を表示するもの
であり、前記明表示の明るさは、入射光を正面方向に反
射させる時間に応じて変化するため、前記マイクロミラ
ー２を図５に実線で示した方向に傾けておく時間を制御
することにより、階調のある画像を表示することができ
る。

【００１０】一方、前記光源系１０は、図４に示したよ
うに、光源１１と、前記光源１１の出射側に配置された
導光ロッド１４と、前記光源１１と導光ロッド１４との
間に配置されたカラーホィール１５と、前記導光ロッド
１４からの出射光を前記マイクロミラー素子に投射する
光源系レンズ１７とからなっており、この光源系１０
は、前記マイクロミラー素子１に前記入射方向（正面方
向に対してマイクロミラー２の一方の傾き方向に傾いた
方向）から光を投射するように、その投射光路の軸線Ｏ
_１０を、前記マイクロミラー素子１の正面方向に対して
前記マイクロミラー２の一方の傾き方向に所定角度傾け
て、前記マイクロミラー素子１の斜め前方に配置されて
いる。

【００１１】前記光源１１は、高輝度の白色光を出射す
る超高圧水銀灯等の光源ランプ１２と、この光源ランプ
１２からの出射光を前方に向けて集光反射するリフレク
タ１３とからなっている。

【００１２】また、前記カラーホィール１５は、前記光
源１１からの出射光（白色光）を、複数の色、例えば
赤、緑、青の３色に順次着色するために設けられてい
る。図６は前記カラーホィール１５の正面図であり、こ
のカラーホィール１７は、赤、緑、青の３色のカラーフ
ィルタ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂを周方向に並べて設けた
円板状の回転板からなっている。

【００１３】このカラーホィール１５は、その回転によ
り前記カラーフィルタ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂが順次前
記導光ロッド１４の入射端面１５の前を通過するよう
に、回転中心を前記マイクロミラー素子１への投射光路
の側方にずらして配置されている。

【００１４】また、前記導光ロッド１４は、前記マイク
ロミラー素子１の表示エリアＡの形状（矩形状）と相似
な断面形状を有する透明角棒または内面全体に反射膜が
設けられた角筒からなっており、その一端面が入射端面
とされ、他端面が出射端面とされている。

【００１５】この導光ロッド１４は、前記光源１１の出
射側に、その入射端面を前記光源１１に対向させるとと
もに、中心軸線を前記投射光路の軸線Ｏ_１０に一致させ
て配置されている。

【００１６】この導光ロッド１４は、前記光源１１から
の出射光を均一な強度分布の光束とするために設けられ
ており、前記光源１１から前記リフレクタ１３により集
光反射されて出射し、前記カラーホィール１５により
赤、緑、青のいずれかの色に着色した光を、前記入射端
面から入射させ、その光を、図４に矢線で示したように
導光ロッド１４の各側面と外気である空気層との界面で
全反射させながら導光ロッド１４内をその長さ方向に導
いて、均一な強度分布の光束として前記出射端面から出
射する。

【００１７】また、前記光源系レンズ１７は、レンズ収
差を小さくするために、複数枚のレンズを組合わせて構
成されており、この光源系レンズ１７は、前記導光ロッ
ド１４の出射側に、レンズ光軸を前記投射光路の軸線Ｏ
_１０に一致させて配置されている。

【００１８】また、前記投影系１８は、複数枚のレンズ
を組合わせて構成されたレンズ収差の小さい投影系レン
ズ１９からなっており、この投影系レンズ１８は、その
レンズ光軸を、前記マイクロミラー素子１の正面方向に
出射した反射光（複数のマイクロミラー２により正面方
向に反射された光）の光束の軸線Ｏ_１に一致させて前記
マイクロミラー素子１の前方に配置されている。

【００１９】この投影型表示装置は、前記光源１１から
光（白色光）を出射させ、前記カラーホィール１５を高
速で回転駆動することにより、前記光源系１０から赤、
緑、青の光を順次前記マイクロミラー素子１に投射する
とともに、前記赤、緑、青の光の投射周期に同期させて
前記マイクロミラー素子１に赤、緑、青の画像データを
順次書込むことにより、前記マイクロミラー素子１に
赤、緑、青の画像を順次表示させ、前記マイクロミラー
素子１から順次出射する赤、緑、青の画像光を、前記投
影系１８により拡大して図示しないスクリーンに投影
し、これらの色の画像が合成されたカラー画像を観察さ
せる。

【００２０】ところで、この投影型表示装置は、前記マ
イクロミラー素子１に前記入射方向から入射し、前記複
数のマイクロミラー２により正面方向に反射されて前記
マイクロミラー素子１の正面方向に出射した光を投影系
レンズ１９によりスクリーンに投影するものであるた
め、前記マイクロミラー素子１の正面方向に出射して前
記投影系レンズ１９に入射する光の強度分布が不均一で
あると、スクリーンに投影された画像に輝度むらが発生
する。

【００２１】そのため、従来の投影型表示装置では、図
４に示したように、前記光源系１０からの投射光を、光
源系レンズ１７により前記マイクロミラー素子１の正面
方向に対して前記入射方向に所定角度傾いた方向に沿う
平行光に補正して前記マイクロミラー素子１に入射さ
せ、前記マイクロミラー素子１の正面方向に均一な強度
分布の平行光を出射させて前記投影系レンズ１９に入射
させることにより、輝度むらの無い画像をスクリーンに
投影するようにしている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
光源系１０からの投射光を光源系レンズ１７により平行
光に補正して前記マイクロミラー素子１に入射させるの
では、前記光源系レンズ１７を、前記マイクロミラー素
子１の表示エリアの全域に平行光を投射することができ
る大口径のレンズとする必要がある。

【００２３】しかも、上記従来の投影型表示装置は、前
記マイクロミラー素子１の正面方向に出射した平行光を
直接投影系レンズ１９に入射させるものであるため、前
記投影系レンズ１９も大口径のレンズとする必要があ
る。

【００２４】このように、従来の投影型表示装置は、輝
度むらの無い画像をスクリーンに投影するために、光源
系レンズ１７及び投影系レンズ１９として高価な大口径
レンズを使用しなければならす、したがって低コストに
製造することが難しい。

【００２５】これは、前記マイクロミラー素子１を用い
た投影型表示装置に限らず、複数の画素が行方向及び列
方向に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して一
方の方向に傾いた入射方向から入射した光を反射して前
記正面方向に出射するとともに、前記複数の画素からの
光の出射を制御して画像を表示する反射型表示素子、例
えば反射型の液晶表示素子を用いた投影型表示装置にお
いても言えることである。

【００２６】この発明は、反射型表示素子を用いた投影
型表示装置として、光源系からの投射光を前記反射型表
示素子に平行光として入射させ、前記反射型表示素子か
ら均一な輝度分布の平行光を出射させて、輝度むらの無
い画像をスクリーンに投影することができるとともに、
光源系レンズ及び投影系レンズを安価な小口径レンズと
し、低コストに製造することができるものを提供するこ
とを目的としたものである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明の投影型表示装
置は、複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エ
リアを有し、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射
方向から入射した光を反射して前記正面方向に出射する
とともに、前記複数の画素からの光の出射を制御して画
像を表示する反射型表示素子と、光源からの光を光源系
レンズにより光束を拡大して前記反射型表示素子に前記
入射方向から投射する光源系と、前記反射型表示素子か
らの出射光を投影系レンズにより光束を拡大して投影す
る投影系と、前記反射型表示素子の前に配置され、前記
光源系からの投射光を前記反射型表示素子の正面方向に
対して前記入射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光
に補正して前記反射型表示素子に入射させるとともに、
前記反射型表示素子の正面方向に出射した反射光をその
光束を縮小して前記投影系レンズに入射させる中継光学
部材とを備えたことを特徴とするものである。

【００２８】この投影型表示装置は、前記光源からの光
を前記光源系レンズにより光束を拡大して前記反射型表
示素子に前記入射方向（反射型表示素子の正面方向に対
して一方の方向に傾いた方向）から投射し、その投射光
を、前記反射型表示素子の前に配置された前記中継光学
部材により前記反射型表示素子の正面方向に対して前記
入射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して
前記反射型表示素子に入射させるとともに、前記反射型
表示素子の正面方向に出射した反射光を、前記中継光学
部材により光束を縮小して前記投影系レンズに入射さ
せ、その光を前記投影系レンズにより光束を拡大して図
示しないスクリーンに投影する。

【００２９】この投影型表示装置によれば、前記光源系
からの投射光を平行光として前記反射型表示素子に入射
させるようにしているため、前記反射型表示素子から均
一な強度分布の平行光を出射させることができ、したが
って、前記投影系レンズに均一な強度分布の光を入射さ
せ、輝度むらの無い画像をスクリーンに投影することが
できる。

【００３０】そして、この投影型表示装置では、前記光
源系を、光源からの光を光源系レンズにより光束を拡大
して前記反射型表示素子に前記入射方向から投射する構
成とし、この光源系からの投射光を前記中継光学部材に
より平行光に補正して前記反射型表示素子に入射させる
とともに、前記反射型表示素子から出射した平行光を、
前記中継光学部材により光束を縮小して投影系レンズに
入射させるようにしているため、前記光源系レンズ及び
投影系レンズは安価な小口径レンズでよく、したがって
低コストに製造することができる。

【００３１】この発明の投影型表示装置において、前記
反射型表示素子は、正面方向に対して実質的に垂直な基
準面に対して一方の方向と他方の方向とに傾き動作する
複数のマイクロミラーからなる複数の画素が前記基準面
に沿って行方向及び列方向に配列した表示エリアを有
し、正面方向に対して前記マイクロミラーの一方の傾き
方向に傾いた入射方向から入射した光を前記複数のマイ
クロミラーの傾き方向の切換えにより前記正面方向と斜
め方向とに反射して画像を表示するマイクロミラー素子
が好ましい。

【００３２】また、前記中継光学部材は、凸レンズ状の
曲面をもったレンズからなっており、そのレンズ光軸
を、反射型表示素子の正面方向と実質的に平行で、且つ
前記反射型表示素子の表示エリアの周縁のうち、光源系
からの光の入射方向とは反対側の縁部の中央付近を通る
直線に一致させて配置されているのが好ましい。

【００３３】さらに、前記中継光学部材は、円形な凸レ
ンズの一部を前記反射型表示素子の表示エリアに対応す
る形状に切り取った形状のレンズからなっているのがよ
り好ましい。

【００３４】また、前記投影系レンズは、そのレンズ光
軸を前記レンズからなる中継光学部材のレンズ光軸と実
質的に一致させて配置されているのが望ましい。

【００３５】

【発明の実施の形態】図１及び図２はこの発明の第１の
実施例を示しており、図１は投影型表示装置の側面図、
図２はマイクロミラー素子の前に配置された中継光学部
材の正面図である。

【００３６】この実施例の投影型表示装置は、反射型表
示素子としてマイクロミラー素子１を用いたものであ
り、図１に示したように、マイクロミラー素子１と、前
記マイクロミラー素子１に光を投射する光源系２０と、
前記マイクロミラー素子１からの出射光を投影する投影
系２３と、前記マイクロミラー素子１の前に配置された
中継光学部材２５とを備えている。

【００３７】前記マイクロミラー素子１は、図５に示し
たように、その正面方向に対して実質的に垂直な基準面
Ｌに対して一方の方向と他方の方向とに傾き動作する複
数のマイクロミラー２からなる複数の画素が前記基準面
Ｌに沿って行方向及び列方向に配列した表示エリアＡを
有しており、前記正面方向、つまり前記基準面Ｌの法線
ｈに沿った方向に対して前記マイクロミラー２の一方の
傾き方向に傾いた入射方向から所定の角度範囲の入射角
で入射した光の反射方向を前記複数のマイクロミラー２
の傾き方向の切換えにより制御して画像を表示する。

【００３８】一方、前記光源系２０は、光源１１と、前
記光源１１の出射側に配置された導光ロッド１４と、前
記光源１１と導光ロッド１４との間に配置されたカラー
ホィール１５と、前記導光ロッド１４の出射端面から出
射した光をその光束を拡大して前記マイクロミラー素子
１に前記入射方向（マイクロミラー素子１の正面方向に
対してマイクロミラー２の一方の傾き方向に傾いた方
向）から投射する光源系レンズ２１とからなっており、
この光源系２０は、その投射光路の軸線Ｏ_２０を、前記
マイクロミラー素子１の正面方向に対して前記マイクロ
ミラー２の一方の傾き方向に所定角度傾けて、前記マイ
クロミラー素子１の斜め前方に配置されている。

【００３９】なお、この光源系２１の光源１１と導光ロ
ッド１４とカラーホィール１７は、図４に示した従来の
表示装置と同じものであるから、その説明は図に同符号
を付して省略する。

【００４０】前記光源系レンズ２１は、レンズ収差を小
さくするために、複数枚のレンズを組合わせて構成され
ており、この光源系レンズ２１は、前記導光ロッド１４
の出射側に、レンズ光軸を前記投射光路の軸線Ｏ_２０に
一致させて配置されている。

【００４１】一方、前記マイクロミラー素子１の前に配
置された中継光学部材２５は、凸レンズ状の曲面をもっ
た１枚のレンズからなっている。

【００４２】この中継光学部材２５は、図２のように、
図に仮想線（二点鎖線）で示した凸レンズ２６の一部を
前記マイクロミラー素子１の表示エリアＡに対応する矩
形状に切り取った形状のレンズからなっており、前記矩
形状の一側縁の中央付近にレンズ光軸２６ａをもってい
る。

【００４３】そして、前記中継光学部材２５は、図１の
ように、前記マイクロミラー素子１の直前に、そのレン
ズ光軸２５ａを、前記マイクロミラー素子１の正面方向
（基準面Ｌの法線ｈに沿った方向）と実質的に平行で、
且つ前記マイクロミラー素子１の表示エリアＡの周縁の
うち、前記光源系２０からの光の入射方向とは反対側の
縁部（図１において下側の縁部）の中央付近を通る直線
に一致させて配置されている。

【００４４】この中継光学部材２５は、図１のように、
前記光源系２０からの投射光を前記マイクロミラー素子
１の正面方向に対して前記入射方向に所定角度傾いた方
向に沿う平行光に補正して前記マイクロミラー素子１に
入射させるとともに、前記マイクロミラー素子１の正面
方向に出射した反射光（複数のマイクロミラー２により
正面方向に反射された光）の光束の軸線Ｏ_１を前記レン
ズ光軸２５ａ方向に屈折させ、前記光束を前記レンズ光
軸２５ａに向かって集束するように縮小して前記投影系
レンズ２４に入射させる。

【００４５】また、前記投影系２３は、複数枚のレンズ
を組合わせて構成されたレンズ収差の小さい投影系レン
ズ２４からなっており、この投影系レンズ２４は、その
レンズ光軸２４ａを前記中継光学部材２５のレンズ光軸
２５ａと実質的に一致させて配置されている。

【００４６】この投影系レンズ２４は、前記マイクロミ
ラー素子１の正面方向に出射し、前記中継光学部材２５
により光束を縮小されて入射した光を、その光束を拡大
して、前記マイクロミラー素子１の前面と平行（マイク
ロミラー素子１の基準面Ｌと平行）に配置された図示し
ないスクリーンに投影する。

【００４７】この投影型表示装置は、前記光源１１から
の光を前記光源系レンズ２１により光束を拡大して前記
マイクロミラー素子１に前記入射方向（マイクロミラー
素子１の正面方向に対してマイクロミラー２の一方の傾
き方向に傾いた方向）から投射し、その投射光を、前記
マイクロミラー素子１の前に配置された前記中継光学部
材２５により前記マイクロミラー素子１の正面方向に対
して前記入射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に
補正して前記マイクロミラー素子１に入射させるととも
に、前記マイクロミラー素子１の正面方向に出射した反
射光を、前記中継光学部材２５により光束を縮小して前
記投影系レンズ２４に入射させ、その光を前記投影系レ
ンズ２４により光束を拡大して前記スクリーンに投影す
る。

【００４８】すなわち、この実施例では、上述したよう
に、凸レンズ状の曲面をもったレンズからなる中継光学
部材２５を、そのレンズ光軸２５ａを前記マイクロミラ
ー素子１の正面方向と実質的に平行で、且つ前記マイク
ロミラー素子１の表示エリアＡの周縁のうち、前記光源
系２０からの光の入射方向とは反対側の縁部の中央付近
を通る直線に一致させて配置しているため、前記光源１
１から出射し、前記光源系レンズ２１により光束を拡大
されて前記マイクロミラー素子１に前記入射方向から投
射された光が、前記中継光学部材２５により、前記マイ
クロミラー素子１の正面方向に対して前記入射方向に所
定角度傾いた方向に沿う平行光に補正されて前記マイク
ロミラー素子１に入射し、その光が、図５に実線で示し
た方向に傾き動作されたマイクロミラー２によりマイク
ロミラー素子１の正面方向に、前記基準面Ｌの法線ｈに
沿った平行光として反射される。

【００４９】そして、前記マイクロミラー素子１の正面
方向に出射した平行光は、前記中継光学部材２５に再び
入射し、この中継光学部材２５により、そのレンズ光軸
２５ａに向かって集束するように光束を縮小されて前記
投影系レンズ２４に入射し、この投影系レンズ２４によ
り光束を拡大されて、前記マイクロミラー素子１の前面
と平行に配置されたスクリーンに投影される。

【００５０】この投影型表示装置によれば、前記光源系
２０からの投射光を平行光として前記マイクロミラー素
子１に入射させるようにしているため、前記複数のマイ
クロミラー２から均一な強度分布の平行光を出射させる
ことができ、したがって、前記投影系レンズ２４に均一
な強度分布の光を入射させ、輝度むらの無い画像をスク
リーンに投影することができる。

【００５１】そして、この投影型表示装置では、前記光
源系２０を、光源１１からの光を光源系レンズ２１によ
り光束を拡大してマイクロミラー素子１に前記入射方向
から投射する構成とし、この光源系２０からの投射光を
前記中継光学部材２５により平行光に補正して前記マイ
クロミラー素子１に入射させるとともに、前記マイクロ
ミラー素子１の正面方向に出射した平行光を、前記中継
光学部材２５により光束を縮小して投影系レンズ２４に
入射させるようにしているため、前記光源系レンズ２１
及び投影系レンズ２４は安価な小口径レンズでよく、し
たがって低コストに製造することができる。

【００５２】さらに、この投影型表示装置は、前記マイ
クロミラー素子１の正面方向に出射した平行光を、前記
中継光学部材２５により光束を縮小して投影系レンズ２
４に入射させるようにしたものであるため、複数枚のレ
ンズにより構成する前記投影系レンズ２４のレンズ数
を、図４に示した従来の投影型表示装置の投影系レンズ
１９のレンズ数よりも少なくすることができる。

【００５３】すなわち、図４に示した従来の投影型表示
装置は、マイクロミラー素子１の正面方向に出射した平
行光をそのまま投影系レンズ１９に入射させるものであ
るため、前記投影系レンズ１９を、平行光をレンズ焦点
に向けて屈折させるように設計する必要があり、したが
って、前記投影系レンズ１９を多数枚のレンズにより構
成しなければならない。

【００５４】それに対して、この実施例の投影型表示装
置は、マイクロミラー素子１の正面方向に出射した平行
光を、前記中継光学部材２５により光束を縮小して投影
系レンズ２４に入射させ、その光を前記投影系レンズ２
４により光束を拡大してスクリーンに投影するものであ
り、前記中継光学部材２５が、従来の投影型表示装置に
おける投影系レンズ１９の入射側レンズに代わる機能を
もっているため、前記投影系レンズ２４のレンズ数を少
なくし、この投影系レンズ２４をさらに安価にして、投
影型表示装置の製造コストを低減することができる。

【００５５】また、この実施例では、前記中継光学部材
２５を、凸レンズ状の曲面をもったレンズとし、この中
継光学部材２５を、そのレンズ光軸２５ａを前記マイク
ロミラー素子１の正面方向と実質的に平行で、且つ前記
マイクロミラー素子１の表示エリアＡの周縁のうち、光
源系２０からの光の入射方向とは反対側の縁部の中央付
近を通る直線に一致させて配置しているため、前記光源
系２０からの投射光を平行光に補正して前記マイクロミ
ラー素子１に入射させるとともに、前記マイクロミラー
素子１の正面方向に出射した平行光をその光束を縮小し
て小口径の投影系レンズ２４に入射させることができ
る。

【００５６】そして、前記レンズからなる中継光学部材
２５は、前記光源系レンズ２１及び投影系レンズ２４に
比べて非常に安価であり、したがって、投影型表示装置
の製造コストをより低減することができる。

【００５７】さらに、この実施例では、前記中継光学部
材２５を、図２に示したように、円形な凸レンズ２６の
一部をマイクロミラー素子１の表示エリアＡに対応する
形状に切り取った形状のレンズとしているため、中継光
学部材２５をさらに安価にし、投影型表示装置の製造コ
ストをさらに低減するとともに、前記中継光学部材２５
を前記マイクロミラー素子１の周囲に突出しないように
配置し、その部分を省スペース化することができる。

【００５８】また、この実施例では、前記投影系レンズ
２４を、そのレンズ光軸２４ａを前記中継光学部材２５
のレンズ光軸２５ａと実質的に一致させて配置している
ため、マイクロミラー素子１の正面方向に出射し、前記
中継光学部材２５により光束を縮小されて投影系レンズ
２４に入射した光を、前記投影系レンズ２４により光束
を拡大して、前記マイクロミラー素子１の前面と平行に
配置されたスクリーンに、ピントの合った高品質の画像
として結像させることができる。

【００５９】しかも、この投影型表示装置によれば、前
記光源系２０と投影系２３とのなす角度を、前記光源系
レンズ２１及び投影系レンズ２４を投影系２３による投
影光路及び光源系２０からの投射光路に干渉させること
無く小さくし、装置を小型化することができる。

【００６０】すなわち、図４に示した従来の投影型表示
装置は、光源系１０からの投射光を、大口径の光源系レ
ンズ１７により平行光に補正してマイクロミラー素子１
に入射させ、前記マイクロミラー素子１の正面方向に反
射された平行光を大口径の投影系レンズ１９に入射させ
るものであるため、前記光源系レンズ１７を投影系１０
による投影光路に干渉させないようにし、また前記投影
系レンズ１９を光源系１０からの投射光路に干渉させな
いようにするには、光源系レンズ１０と投影系１８との
なす角度を大きくする必要があり、したがって装置の小
型化が難しい。

【００６１】それに対して、この実施例の投影型表示装
置は、光源１１からの光を小口径の光源系レンズ２１に
より光束を拡大してマイクロミラー素子１に投射し、そ
の光を前記中継光学部材２５により平行光に補正して前
記マイクロミラー素子１に入射させるとともに、前記マ
イクロミラー素子１の正面方向に反射された平行光を、
前記中継光学部材２５により光束を縮小して小口径の投
影系レンズ２４に入射させるようにしているため、前記
光源系レンズ２１を前記投影系２３による投影光路に干
渉させること無く、また前記投影系レンズ２４を前記光
源系２０からの投射光路に干渉させること無く、前記光
源系レンズ２０と投影系２３とのなす角度を小さくする
ことができ、したがって装置の小型化を図ることができ
る。

【００６２】図３はこの発明の第２の実施例を示す投影
型表示装置の側面図であり、この実施例の投影型表示装
置は、光源系２０を、導光ロッド１４の出射端面から出
射し、光源系レンズ２１により光束を拡大されて投射さ
れる光を、ミラー２２により反射させてマイクロミラー
素子１に投射する構成としたものである。

【００６３】この実施例の投影型表示装置は、光源系２
０にミラー２２を備えさせ、この光源系２０を、前記ミ
ラー２２により反射された光を前記マイクロミラー素子
１にその入射方向から投射するように配置したものであ
るが、前記光源系２０の他の構成は上述した第１の実施
例と同じであり、また投影系２３及び前記マイクロミラ
ー素子１の前に配置された中継光学部材２５も第１の実
施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付
して省略する。

【００６４】なお、上記第１および第２の実施例の投影
型表示装置は、反射型表示素子としてマイクロミラー素
子１を用いたものであるが、反射型表示素子は、複数の
画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、
正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から入射
した光を反射して前記正面方向に出射するとともに、前
記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する
ものであれば、前記マイクロミラー素子１に限らず、例
えば反射型の液晶表示素子（アクティブマトリックス液
晶表示素子または単純マトリックス液晶表示素子）でも
よい。

【００６５】その場合、前記反射型の液晶表示素子は、
その正面方向、つまり液晶層を挟んで対向する一対の基
板の法線に沿った方向に対して一方の方向に傾いた入射
方向から入射し、液晶層を透過して反射膜により反射さ
れた光を、プリズムシート等により屈折させて正面方向
に出射する構成とすればよい。

【００６６】ただし、前記マイクロミラー素子１と液晶
表示素子とを比較すると、マイクロミラー素子１は、そ
の画素サイズ（マイクロミラー２の縦横の幅）が１０μ
ｍ〜２０μｍと液晶表示素子の画素サイズ（１００μｍ
〜２００μｍ程度）に比べてはるかに小さく、また液晶
表示素子のように偏光板を必要としないため、入射光を
ほとんどロスすることなく効率良く反射する。

【００６７】したがって、反射型表示素子は前記マイク
ロミラー素子１が好ましく、このマイクロミラー素子１
を用いることにより、高精細で、しかも明るい画像をス
クリーンに投影することができる。

【００６８】

【発明の効果】この発明の投影型表示装置は、複数の画
素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、正
面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から入射し
た光を反射して前記正面方向に出射するとともに、前記
複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する反
射型表示素子と、光源からの光を光源系レンズにより光
束を拡大して前記反射型表示素子に前記入射方向から投
射する光源系と、前記反射型表示素子からの出射光を投
影系レンズにより光束を拡大して投影する投影系と、前
記反射型表示素子の前に配置され、前記光源系からの投
射光を前記反射型表示素子の正面方向に対して前記入射
方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して前記
反射型表示素子に入射させるとともに、前記反射型表示
素子の正面方向に出射した反射光をその光束を縮小して
前記投影系レンズに入射させる中継光学部材とを備えた
ものであるため、光源系からの投射光を前記反射型表示
素子に平行光として入射させ、前記反射型表示素子から
均一な輝度分布の平行光を出射させて、輝度むらの無い
画像をスクリーンに投影することができるとともに、光
源系レンズ及び投影系レンズを安価な小口径レンズと
し、低コストに製造することができる。

【００６９】この発明の投影型表示装置において、前記
反射型表示素子は、正面方向に対して実質的に垂直な基
準面に対して一方の方向と他方の方向とに傾き動作する
複数のマイクロミラーからなる複数の画素が前記基準面
に沿って行方向及び列方向に配列した表示エリアを有
し、正面方向に対して前記マイクロミラーの一方の傾き
方向に傾いた入射方向から入射した光を前記複数のマイ
クロミラーの傾き方向の切換えにより前記正面方向と斜
め方向とに反射して画像を表示するマイクロミラー素子
が好ましく、このマイクロミラー素子を用いることによ
り、高精細で、しかも明るい画像をスクリーンに投影す
ることができる。

【００７０】また、前記中継光学部材は、凸レンズ状の
曲面をもったレンズからなっており、そのレンズ光軸
を、前記反射型表示素子の正面方向と実質的に平行で、
且つ前記反射型表示素子の表示エリアの周縁のうち、光
源系からの光の入射方向とは反対側の縁部の中央付近を
通る直線に一致させて配置されているのが好ましく、こ
のようにすることにより、前記光源系からの投射光を平
行光に補正して前記反射型表示素子に入射させるととも
に、前記反射型表示素子の正面方向に出射した平行光を
その光束を縮小して前記投影系レンズに入射させること
ができる。また、前記レンズからなる中継光学部材は、
前記光源系レンズ及び投影系レンズに比べて非常に安価
であるため、投影型表示装置の製造コストをより低減す
ることができる。

【００７１】さらに、前記中継光学部材は、円形な凸レ
ンズの一部を前記反射型表示素子の表示エリアに対応す
る形状に切り取った形状のレンズからなっているのが好
ましく、このようにすることにより、前記中継光学部材
をさらに安価にし、投影型表示装置の製造コストをさら
に低減するとともに、前記中継光学部材を前記反射型表
示素子の周囲に突出しないように配置し、その部分を省
スペース化することができる。

【００７２】また、前記投影系レンズは、そのレンズ光
軸を前記レンズからなる中継光学部材のレンズ光軸と実
質的に一致させて配置するのが望ましく、このようにす
ることにより、前記反射型表示素子の正面方向に出射
し、前記中継光学部材により光束を縮小されて前記投影
系レンズに入射した光を、前記投影系レンズにより光束
を拡大して、前記反射型表示素子の前面と平行に配置さ
れたスクリーンに、ピントの合った高品質の画像として
結像させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す投影型表示装置
の側面図。

【図２】前記投影型表示装置の中継光学部材の正面図。

【図３】この発明の第２の実施例を示す投影型表示装置
の側面図。

【図４】従来の投影型表示装置の側面図。

【図５】マイクロミラー素子の表示原理を示す図。

【図６】光源系に設けられたカラーホィールの正面図

【符号の説明】

１…マイクロミラー素子（反射型表示素子） ２…マイクロミラー Ｌ…基準面 ２０…光源系 １１…光源 １４…導光ロッド １５…カラーホィール ２１…導光ロッド ２１…光源系レンズ ２２…ミラー ２３…投影系 ２４…投影系レンズ ２４ａ…投影系レンズのレンズ光軸 ２５…中継光学部材 ２５ａ…中継光学部材のレンズ光軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の画素が行方向及び列方向に配列した
   表示エリアを有し、正面方向に対して一方の方向に傾い
   た入射方向から入射した光を反射して前記正面方向に出
   射するとともに、前記複数の画素からの光の出射を制御
   して画像を表示する反射型表示素子と、 光源からの光を光源系レンズにより光束を拡大して前記
   反射型表示素子に前記入射方向から投射する光源系と、 前記反射型表示素子からの出射光を投影系レンズにより
   光束を拡大して投影する投影系と、 前記反射型表示素子の前に配置され、前記光源系からの
   投射光を前記反射型表示素子の正面方向に対して前記入
   射方向に所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して前
   記反射型表示素子に入射させるとともに、前記反射型表
   示素子の正面方向に出射した反射光をその光束を縮小し
   て前記投影系レンズに入射させる中継光学部材とを備え
   たことを特徴とする投影型表示装置。
2. 【請求項２】反射表示素子は、正面方向に対して実質的
   に垂直な基準面に対して一方の方向と他方の方向とに傾
   き動作する複数のマイクロミラーからなる複数の画素が
   前記基準面に沿って行方向及び列方向に配列した表示エ
   リアを有し、正面方向に対して前記マイクロミラーの一
   方の傾き方向に傾いた入射方向から入射した光を前記複
   数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより前記正面
   方向と斜め方向とに反射して画像を表示するマイクロミ
   ラー素子であることを特徴とする請求項１に記載の投影
   型表示装置。
3. 【請求項３】中継光学部材は、凸レンズ状の曲面をもっ
   たレンズからなっており、そのレンズ光軸を、反射型表
   示素子の正面方向と実質的に平行で、且つ前記反射型表
   示素子の表示エリアの周縁のうち、光源系からの光の入
   射方向とは反対側の縁部の中央付近を通る直線に一致さ
   せて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の
   投影型表示装置。
4. 【請求項４】中継光学部材は、円形な凸レンズの一部を
   反射型表示素子の表示エリアに対応する形状に切り取っ
   た形状のレンズからなっていることを特徴とする請求項
   ３に記載の投影型表示装置。
5. 【請求項５】投影系レンズは、そのレンズ光軸を中継光
   学部材のレンズ光軸と実質的に一致させて配置されてい
   ることを特徴とする請求項３または４に記載の投影型表
   示装置。