JP5748589B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、アーク放電による高圧水銀ランプ、あるいはＬＥＤ等の半導体発光素子の照明光源の光を、ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）等の反射型半導体デバイスに反射させて映像を投影する映像表示装置に関するものである。

従来、反射型光変調素子を用いたＤＭＤ表示部等の反射型表示デバイスを有するプロジェクタにおいて、光源やカラーホイール等の経時劣化、またはこれらの交換の際に発生する輝度やホワイトバランスの変化を、ＤＭＤ表示部からのオフ光を検出することで常時検出を行い、自動的に補正を行っていることが多い。この場合、光検出素子が実際の画面光であるオン光に干渉しないので、投射画面に影響することがない。このようなプロジェクタとして例えば特許文献１で開示されたプロジェクトがある。

特開２００７−２９８７９８公報

しかしながら、従来のプロジェクタ（映像表示装置）において、微細ミラーが駆動する角度が異なる複数種の反射型表示デバイスに対応させる場合は、複数種の反射型表示デバイスに対応させるべく透過拡散板の面積を大きくする必要があった。透過拡散板の面積が大きくなると透過拡散板を透過せず反射してくるオフ光の光量も大きくなり、反射したオフ光が投写レンズに入って表示映像のコントラストを低下させてしまう等の表示映像に悪影響を与えてしまう問題点があった。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、表示映像に悪影響を与えることなく、微細ミラーが駆動する角度が異なる複数種の反射型表示デバイスに対応可能な映像表示装置を得ることを目的とする。

この発明における請求項１記載の映像表示装置は、光源から出射された照明光を正方向及び負方向それぞれに所定の駆動角度で複数の微細ミラー部を駆動して反射方向を変化させることにより、正方向及び負方向の反射光を生成する反射型表示デバイスと、前記負方向の反射光を受光してその光量を検出可能な光検出素子を有する光検出ユニットとを備え、前記光検出ユニットは、前記光検出素子を第１及び第２の配置のいずれかに設定可能であり、前記第１の配置は、前記反射型表示デバイスの前記所定の駆動角度が第１の駆動角度の際における前記負方向の反射光である第１の負方向反射光を検出可能な配置を含み、前記第２の配置は、前記反射型表示デバイスの前記所定の駆動角度が前記第１の駆動角度より大きい第２の駆動角度の際における前記負方向の反射光である第２の負方向反射光を検出可能な配置を含み、前記光検出ユニットは、前記光検出素子を所定の取付平面上に固定配置した回路基板を含み、前記回路基板は前記反射型表示デバイスに対して互いに異なる第１及び第２の状態で設置可能であり、前記回路基板は、前記第１の状態時における前記光検出素子の位置と、前記第２の状態における前記光検出素子の位置とが、前記所定の取付平面上における所定の基準点に対して点対称の関係を有し、前記第１の負方向反射光の光軸中心線と前記第２の負方向反射光の光軸中心線との中線は、前記第１及び第２の状態で設定された前記回路基板における前記所定の基準点を通過する位置関係を有する。

請求項１記載の本願発明である映像表示装置において、光検出ユニットは、光検出素子を第１及び第２の配置のいずれかに選択的に設定可能である。そして、第１の配置は、反射型表示デバイスの所定の駆動角度が第１の駆動角度の際における負方向の反射光である第１の負方向反射光を検出可能な配置を含み、第２の配置は、反射型表示デバイスが第２の駆動角度の際における負方向の第２の負方向反射光を検出可能な配置を含んでいる。

したがって、上記反射型表示デバイスとして用いる、上記第１及び第２の駆動角度を有するデバイス（第１及び第２の反射型表示デバイス）に適合するように、上記光検出ユニットは光検出素子を第１及び第２の配置のいずれかに設定することにより、光検出素子にて第１及び第２の反射型表示デバイスからの第１及び第２の負方向反射光を適宜検出することができる。

その結果、複数の微細ミラーによる駆動角度が各々異なる第１及び第２の反射型表示デバイスのいずれを用いても、光検出ユニットは第１あるいは第２の配置で光検出素子を位置設定することにより、光検出素子にて上記第１及び第２の負方向反射光を正確に受信することができるため、光検出ユニットの汎用性が高い映像表示装置を得ることができる。

この発明の実施の形態である映像表示装置の要部構成を示す斜視図である。 図１で示した映像表示装置の要部であるＤＭＤ及びその周辺領域を示す側面図である。 実施の形態における駆動角度が±１２度の複数の微細ミラーを有するＤＭＤの断面構造を模式的に示す説明図である。 実施の形態の映像表示装置の要部断面構造を示す斜視図である。 実施の形態の映像表示装置の要部断面構造を示す断面図である。 ＤＭＤから反射されるオフ光の距離の変化による輝度分布をシミュレーションにより算出した説明図である。 発明の実施の形態を示す光検出素子の保持構造を分解して示す説明図である。 実施の形態における駆動角度が±１４度の複数の微細ミラーを有するＤＭＤの断面構造の概略を示す説明図である。 光検出素子を実装した回路基板の平面構造（正向き状態）を示す平面図である。 光検出素子を実装した回路基板の平面構造（逆向き状態）を示す平面図である。 光検出ユニットを逆向き状態に取り付けた場合の実施の形態の映像表示装置の要部断面を示す斜視図である。 光検出ユニットを逆向きに取り付けた場合の映像表示装置の要部断面構造を示す断面図である。 駆動角度が±１４度の複数の微細ミラーを有するＤＭＤを使用した映像表示装置に、駆動角度が±１２度の複数の微細ミラーを有するＤＭＤを使用した場合のオフ光の光路を重ね合わせた要部断面構造を示す説明図である。 従来のプロジェクトの構造を示す斜視図である。 ±１２度駆動するＤＭＤと、±１４度駆動するＤＭＤの光路を重ね合わせ、従来の光検出素子の配置例を模式的に示した説明図である。

＜前提技術＞
図１４は従来のプロジェクトの構造を示す斜視図である。図１４で示したプロジェクタは例えば特許文献１に開示されたプロジェクタに相当する。

同図に示すように、ＬＥＤ光源１Ｒ，１Ｂ，１Ｇから発光された単波長の光はコリメータレンズ２Ｒ，２Ｂ，２Ｇで平行な光束に集光され、ダイクロックミラー３で反射、または透過し、コンデンサーレンズ４，５で集光されてロッドインテグレータ６に入射する。ロッドインテグレータ６に入射した光はロッドインテグレータ６の周囲を構成する反射面で数回繰り返して反射され、出射端より面発光しているＬＥＤ光源１Ｒ，１Ｂ，１Ｇの面内輝度分布のむらを、ある程度均一性が向上した光として出射される。出射した光は、レンズ１０ａ，１０ｂ，１０ｃとミラー１１，１２、およびプリズム１３を経由して反射型表示デバイスであるデジタル・マイクロ・デバイス（ＤＭＤ）１４により変調されて映像光となり、不図示の投写レンズで拡大されて、スクリーンに投射される。

ＤＭＤ１４は微細な反射ミラー（以下、「微細ミラー」と称す）の集合体からなり、映像を構成する画素に対応した微細ミラーの角度を変えて投写レンズの方向と投写レンズ以外の方向に光源１Ｒ，１Ｂ，１Ｇのそれぞれの有色光の反射方向を切り替えることにより、カラー映像を生成する。

投写レンズ以外の方向に反射する光（以下「オフ光」と略す）に任意単色波長の受光光量に応じて出力電圧が変化する光検出素子１５を配置して光源１Ｒ，１Ｂ，１Ｇが実際にＤＭＤ１４に到達している赤、青、緑の光量バランスを検知し、各光源に供給する電流を制御してカラーバランスを制御する。

また、オフ光５７の面内での色むらがあっても適切なカラーバランスを取れるように、光検出素子５５とＤＭＤ１４との間に拡散透過板５６を配設して、ＤＭＤ１４から拡散透過板５６を拡散透過した光を平均化して光検出素子５５で光量を検知する。

また、ＤＭＤ１４を構成する微細ミラーは投写レンズの方向に反射する光（以下「オン光」と略す）とオフ光５７の角度が大きくなる方が、投写レンズがオン光５８をコントラストを落とさずに広く取りこめ、スクリーンに明るい映像を投影できるため、できるだけ微細ミラーの姿勢制御角度（駆動角度）を大きくなるように設定する方が望ましい。

しかしながら、表示すべき映像の変化とともに微細ミラーの角度を高速に変化させるため、駆動角度が大きすぎると微細ミラーの角度を変化させる回転支点が反復動作により金属疲労が生じ、寿命が短くなる。近年、この回転支点の構造を改良し、水平方向から±１０度駆動していた（反射型）表示デバイスが、±１２度と次第に微細ミラーの駆動角度が大きくなる方向に推移し、±１４度駆動可能な表示デバイスも製品化されつつある。

例えば、±１２度駆動する複数の微細ミラーを有するＤＭＤ１４ａを用いた照明光路、及び光検出素子５５の取り付け位置の構成からなる映像表示装置を製造生産している途中で、±１４度駆動可能な微細ミラーを有するＤＭＤ１４ｂの寿命が改善され、使用可能となった場合を想定する。この場合、ＤＭＤ１４ａからＤＭＤ１４ｂに入射させる光路を再構成する以外に、ＤＭＤ１４ｂから反射されるオフ光５７を受光する光検出素子５５、および拡散透過板５６の取り付け角度も変わる。このため、（微細ミラーが）±１２度駆動のＤＭＤ１４ａと、±１４度駆動のＤＭＤ１４ｂとの間において、映像表示装置の構成は、主な光学部品（光検出素子５５，拡散透過板５６等）を保持する構造部品が別形状となり、例えば２種類の金型を制作して金型制作費用が高額になる、あるいは、取り付けねじ用の穴を別々の位置に加工して、類似部品の管理が煩雑になるという問題点が生じる。

図１５は、（微細ミラーが）±１２度駆動するＤＭＤ１４ａと、±１４度駆動するＤＭＤ１４ｂとの光路を重ね合わせ、従来の光検出素子５５の配置例を模式的に示した説明図である。同図に示すように、±１２度駆動するＤＭＤ用のプリズム１３ａと、±１４度駆動するＤＭＤ用のプリズム１３ｂなど、一部の光学部品および、光学部品を保持する構造部品の形状を変えて、微細ミラーが±１２度駆動するＤＭＤ１４ａと、±１４度駆動するＤＭＤ１４ｂを共用可能な映像表示装置を製造するとした場合を考える。この場合、±１２度駆動するＤＭＤ１４ａが反射するオフ光５７ａと±１４度駆動するＤＭＤ１４ｂが反射するオフ光５７ｂの角度が異なる。

このため、両者のオフ光５７ａ，５７ｂの光束全体を透過拡散させるための拡散透過板５６Ｗは、ＤＭＤ１４ａ，１４ｂそれぞれから反射されるオフ光５７ａ，５７ｂの光束全体を拡散透過させるべく、ＤＭＤ１４ａ，１４ｂのいずれか一方のオフ光５７ａ（５７ｂ）のみ透過させれば十分である拡散透過板より大きい面積で形成する必要がある。

このため、透過拡散板の材料費が高額となる。また、拡散透過板５６Ｗの面積が大きくなると、透過拡散板５６Ｗを透過せずに数パーセントではあるが反射してくるオフ光５７ａ（５７ｂ）の光量も大きくなり、プリズム１３ａ、１３ｂ、ＤＭＤ１４ａ、１４ｂに戻り、それらかの反射迷光が投写レンズに入って表示映像のコントラストを低下させるという問題が生じる。

このような前提技術の問題を考慮して、表示映像に悪影響を与えることなく、微細ミラーが駆動する角度が異なる複数種の反射型表示デバイスに対応可能な映像表示装置（プロジェクタ）を以下で述べる実施の形態として説明する。

＜実施の形態＞
図１はこの発明の実施の形態である映像表示装置（プロジェクタ）の要部構成を模式的に示す斜視図である。図２は図１で示した映像表示装置の要部であるＤＭＤ及びその周辺領域を示す側面図である。

これらの図に示すように、半導体発光モジュール１Ｒ，１Ｇ，１Ｂはそれぞれ、ＬＥＤ、またはレーザー等の任意の波長の光を発光する半導体発光素子を基台に実装されている。半導体発光モジュール１Ｒは赤色の単波長光（以下、「Ｒ光」と略す）を発光し、半導体発光モジュール１Ｇは緑色の単波長光（以下、「Ｇ光」と略す）を発光し、半導体発光モジュール１Ｂは青色の単波長光（以下、「Ｂ光」と略す）を発光する。

半導体発光モジュール１Ｂの発光面からＢ光の波長のみを反射するダイクロックミラー３Ｂが配設され、また、半導体発光モジュール１Ｒの発光面からＲ光の波長のみを反射するダイクロックミラー３Ｒが配設されている。

また、各半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂとダイクロックミラー３の間には半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから拡散して発光される単波長光を平行光束となるように屈折させるためのコリメータレンズ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂが配設されている。

したがって、半導体発光モジュール１Ｂが発光するＢ光はコリメータレンズ２Ｂによって平行光束に屈折し、ダイクロックミラー３Ｂで反射し、ダイクロックミラー３Ｒを透過し、集光レンズ４、５によって収束光に屈折しロッドインテグレータ６に入る。また、半導体発光モジュール１Ｒが発光するＲ光はコリメータレンズ２Ｒによって平行光束に屈折し、ダイクロックミラー３Ｒで反射し、ダイクロックミラー３Ｂを透過し、集光レンズ４、５によって収束光に屈折しロッドインテグレータ６に入射する。また、半導体発光モジュール２Ｇが発光するＧ光はコリメータレンズ３Ｇによって平行光束に屈折し、ダイクロックミラー３Ｂ、３Ｒを透過して集光レンズ４、５によって収束光に屈折しロッドインテグレータ６に入射する。

また、ロッドインテグレータ６は４枚の反射ミラーを接着剤によって貼り合わせて形成されており、ロッドインテグレータ６に入射した３色の光束は内面の矩形形状に沿って多数回反射し、ロッドインテグレータ６から出射した光束は光軸９に直交する面内で均一な矩形形状の照明光９ａとなり、さらにリレーレンズ１０ａ，１０ｂ，１０ｃで略平行光束に屈折し、第１の反射ミラー１１、および第２の反射ミラー１２で反射し、光の入射角度によって光を屈折、あるいは透過させるプリズム１３ａを介して表示デバイスとして具備されたＤＭＤ１４（１４ａ，１４ｂ）に入射する。

図示を略した映像生成回路から出力される映像信号と、各単波長の半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの発光周期とを映像生成回路と前述した制御回路間で信号伝達によって同期を取り、映像生成回路に実装されたＤＭＤ１４（図２では１４ａ）の内部のマイクロミラーの姿勢角度を制御されて生成されたカラー映像は、図２に示す投射レンズ１９で拡大され、図示を略したスクリーンに投影される。例えば複数台の映像表示装置を配列してひとつの大きな映像を表示する場合は、個々の映像表示装置が表示する映像の明るさを揃えるために実際にスクリーンに照射される照明光９ａと関連性を有するオフ光１７ｂを光検出素子１５によって検出する。光検出素子１５はオフ光１７ａ（第１の負方向反射光）の光量が照明光９ａの光量と略正比例する位置に配置される。以下、ＤＭＤ１４ａ及びＤＭＤ１４ｂを総称する場合はＤＭＤ１４、プリズム１３ａ及びプリズム１３ｂを総称する場合はプリズム１３、オフ光１７ａ及びオフ光１７ｂを総称する場合はオフ光１７、微細ミラー２０ａ及び微細ミラー２０ｂを総称する場合は微細ミラー２０と表記する。

ＤＭＤ１４ａと投写レンズ１９との間に光検出素子１５を配置すると光検出素子１５の影がスクリーンに映るため、図２に示すように、光検出素子１５の影がスクリーンに映ることなく、かつ、オン光１８と略等価な光量を有するオフ光１７ａを受光可能な位置に光検出素子１５を配設する。そして、光検出素子１５が受光して発生する起電流は、図示を省略した制御回路によって数値化され、例えば個々の映像表示装置の明るさを揃えるための値として用いる。また、光検出素子１５にＲ，Ｇ，Ｂのフィルターを具備し、照明光１９ａの内、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光のそれぞれの光量を独立して検出し、カラーバランスを揃えるための値として用いることもできる。

図３は実施の形態における駆動角度が±１２度の複数の微細ミラーを有するＤＭＤ１４ａの断面構造を模式的に示す説明図である。同図において、ＤＭＤ１４ａは図示を省略した映像信号回路によって、内部の微細ミラー２０ａの角度を水平方向から±１２度姿勢を変化させて映像を生成する。照明光９ａはプリズム１３ａによって水平方向から６６度の角度で微細ミラー２０ａに入射される。ここで、ＣＷ(ClockWise)方向を“−”、ＣＣＷ（CounterClockWise）方向を“＋”とすると、微細ミラー２０ａを＋１２度傾斜させたとき、微細ミラー２０ａと照明光９ａとの相対角度は６６度に１２度加算した７８度となり、照明光９ａは微細ミラー２０ａに入射した方向と反対側の方向に微細ミラー２０ａの平面から７８度の角度で投写レンズ１９の方向に反射する。すなわち、照明光９ａは鉛直方向に反射し投写レンズ１９を透過し、拡大されスクリーンに映像を投影するオン光１８となる。

また、同様にプリズム１３ａによって水平方向から６６度の角度で微細ミラー２０ａに入射した照明光９ａは、微細ミラー２０ａが−１２度傾斜したとき、微細ミラー２０ａと照明光９ａとの相対角度は６６度から１２度を差し引いた差分値の５４度となり、照明光９ａは微細ミラー２０ａに入射した方向と反対側の方向に微細ミラー２０ａの平面から５４度の角度となる。すなわち、水平方向から４２度の角度で照明光９ａを投写レンズ１９と異なる方向に反射する。この反射光がスクリーンには照明光９ａを表示しないオフ光１７ａとなる。

図４は実施の形態の映像表示装置の要部断面を模式的に示す斜視図である。図５は実施の形態の映像表示装置を示す要部断面構造を示す断面図である。

これらの図に示すように、ＤＭＤ１４ａで反射され、プリズム１３ａを透過して得られるオフ光１７ａは、さらに、遮光板２２（ユニット外遮光板）の開口穴２２ｘ及び遮光板２３（ユニット内遮光板）の開口穴２３ｘを通過した後、透過拡散板１６を透過して、受光光量に応じて出力電流が変化する光検出素子１５に入射する。そして、光検出素子１５は受光したオフ光１７ａの光量を検出することにより照明光９ａの輝度変動を検知する。

一般的には、上ケース４０における鏡室内面２１全体に黒色塗装を施し、オフ光１７ａの鏡室内面２１への反射光による迷光を抑制する方法がとられる。しかし、この方法では、上ケース４０内においてオフ光１７ａが照射される部分の光量が大きいため、５〜１０年使用する業務用の映像表示装置においては、オフ光１７が照射される範囲の鏡室内面２１は、ＤＭＤ１４ａからオフ光１７ａが照射される壁面までの距離が近接するほど、経年変化によって黒色塗装の退色速度が速くなる傾向を呈する。なお、図５において、ＶＬは光検出素子１５に対する鉛直方向を示す法線である。

本実施の形態では、プリズム１３ａと透過拡散板１６との間にはオフ光１７ａが透過拡散板１６に当たってプリズム１３ａに反射してくるオフ光１７ａを抑制させるために遮光板２２を配設し、遮光板２２は、例えばプラズマ電解により生成した大量の酸素プラズマと、アルミニウム合金を反応させてセラミック皮膜を生成するプラズマアルマイトなどの耐光性が高い黒色の表面処理を施している。したがって、プリズム１３ａに近接配置した遮光板２２は強い光が長時間照射されても退色しない。同様に透過拡散板１６の表面に設けられた遮光板２３にも耐光性が高い表面処理が施されている。また、遮光板２２，２３には、それぞれ開口穴２２ｘ，２３ｘが形成され、オフ光１７ａは開口穴２２ｘ、２３ｘを通って透過拡散板１６の中を透過拡散して光検出素子１５に到達する。したがって、２１にオフ光１７が照射されることはなく、鏡室内面２１ａの全体の表面処理は特に耐光性が優れた特殊な表面処理は必要無いため、鏡室内面２１ａを構成する表面積の大きい部品の表面処理の工程、費用を抑制できる。

図６はＤＭＤ１４から反射されるオフ光１７の距離の変化による輝度分布をシミュレーションにより算出した説明図である。図において、(a) 〜(d) は、光源（半導体発光モジュール１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）としてＬＥＤを用いた場合のオフ光輝度分布２５〜２８を示している。オフ光輝度分布２５はプリズム１３の上部表面１３Ｓから２０ｍｍ離れた位置のオフ光１７の輝度分布であり、オフ光輝度分布２６は上部表面１３Ｓから４０ｍｍ離れた位置のオフ光１７の輝度分布、オフ光輝度分布２７は上部表面１３Ｓから８０ｍｍ離れた位置のオフ光１７の輝度分布、オフ光輝度分布２８は上部表面１３Ｓから１０００ｍｍ離れた位置のオフ光１７の輝度分布を示している。

また、図６において、(e) 〜(h) は、光源（半導体発光モジュール１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）として高圧水銀ランプ光源を用いた場合のオフ光輝度分布２９〜３２を示している。オフ光輝度分布２９は上部表面１３Ｓから２０ｍｍ離れた位置のオフ光１７の輝度分布、オフ光輝度分布３０は上部表面１３Ｓから４０ｍｍ離れた位置のオフ光１７の輝度分布、オフ光輝度分布３１は上部表面１３Ｓから８０ｍｍ離れた位置のオフ光１７の輝度分布、オフ光輝度分布３２は上部表面１３Ｓから１０００ｍｍ離れた位置のオフ光１７の輝度分布を示している。

図６に示すように、アーク放電により発光する高圧水銀ランプを光源として用いた場合は、アーク放電の電極形状の過時変化によって電極間でアーク放電の位置が変化したり、またＬＥＤを光源として用いた場合は、光路途中に配設されたダイクロックミラー３の接合部の影等が像となって現れたりして、面内輝度分布に差が生じてくる。このように、ロッドインテグレータ６で複数回内面反射させてＤＭＤ１４で焦点を合わせ、ＤＭＤ１４の反射面では上記のような過時変化による輝度むらを均一にしているが、オフ光１７はプリズム１３の上部表面１３Ｓ（ＤＭＤ１４）から遠ざかるにつれて面内輝度分布にむらが生じてくる性質を有している。

本実施の形態では、透過拡散板１６を投写レンズ１９の近傍まで近接させ、例えばプリズム１３の上部表面１３Ｓからの直線距離で略２６ｍｍ離れた位置に透過拡散板１６を配設している。したがって、透過拡散板１６に入射するオフ光１７は光源の過時変化による輝度むらが比較的少なく、透過拡散板１６を通過して拡散されたオフ光１７は、更に均一化された輝度分布を有して光検出素子１５に入射するため、光検出素子１５の取り付け位置精度を、個々に調整しなくても取り付け位置のばらつきによる受光光量の差は少ない。また、高圧水銀ランプを光源に使用した装置であっても、過時変化によるアーク放電位置変化によって光検出素子１５の受光光量の変動は少ない。したがって、光検出素子１５に取り込むオフ光１７は、ＤＭＤ１４に照射する全体の照明光９ａを受光して平均化しなくても、ＤＭＤ１４の略中心に照射される照明光９ａの反射光となるオフ光１７の中心のみを受光するだけで、光検出素子１５の取り付けばらつきやアーク移動による受光光量の変動を抑制できる。よって透過拡散板１６の面積も小さく済ますことができる。

図７は発明の実施の形態を示す光検出素子１５の保持構造を分解して示す説明図である。なお、図７は図５を上下逆にしてさらに逆方向から視た図面に相当する。

同図において光検出素子１５は回路基板３３の取付平面（所定の取付平面）上に実装（固定配置）され、保持部材３４は、透過拡散板１６を挟持して、さらに拡散透過板１６全体を覆うようにして遮光板２３とねじ止め固定される。さらに、保持部材３４は回路基板３３にねじ止め固定されている。回路基板３３にはねじ穴３５、３６が設けられており、光検出素子１５を実装した面と反対の面に着脱部３７（図４参照）を有するコネクタ３８（図４参照）を実装し、コネクタ３８には光検出素子１５が光を受光して発生した起電流を、図示を略した他の制御回路へ通電するためのリード線を着脱部３７に接合させている。

このように、光検出素子１５、透過拡散板１６、遮光板２３、保持部材３４、コネクタ３８からなる光検出素子１５の保持構造を含む構造体によって光検出ユニット３９を形成する。光検出ユニット３９は、投写レンズ１９を保持している上ケース４０にねじ止め固定されるが、コネクタ３８は上ケース４０に形成された角穴４１から挿通されて、上ケース４０の外側から図示を略したリード線と接合される。また、角穴４１の周囲には平坦な取り付け面４２が形成され、また、角穴４１は回路基板３３の外形より縦横ともに小さい寸法で形成されている。したがって、回路基板３３を取り付け面４２に密着するようにねじ止め固定すると、角穴４１の外側から角穴４１の内部に入る埃は回路基板３３に遮蔽されて上ケース４０の内側、すなわちプリズム１３ａ等の光学部品を保持した鏡室内部に入り込まない。

図８は実施の形態を示す駆動角度が±１４度の複数の微細ミラーを有するＤＭＤ１４ｂ（第２の反射型表示デバイス）の断面構造の概略を示す説明図である。同図において、ＤＭＤ１４ｂは図示を略した映像信号回路によって、内部の微細ミラー２０ａの角度を水平方向から±１４度姿勢を変化させて映像を生成する。照明光９ｂはプリズム１３ｂ（ＤＭＤ１４ｂに対応させたプリズム１３ｂ）によって水平方向から６２度の角度で微細ミラー２０ｂに入射する。上述したように、ＣＷ方向を“−”、ＣＣＷ方向を“＋”とすると、微細ミラー２０ｂを＋１４度傾斜させたとき、微細ミラー２０ｂと照明光９ｂとの相対角度は６２度に１４度加算した７６度となり照明光９ｂは微細ミラー２０ｂに入射した方向と反対側の方向に微細ミラー２０ｂの平面から７６度の角度で投写レンズ１９の方向に反射する。すなわち、鉛直方向に反射し投写レンズ１９を透過し、拡大されスクリーンに映像を投影するオン光１８となる。

また、同様にプリズム１３ｂによって水平方向から６２度の角度で微細ミラー２０ａに入射した照明光９ｂは微細ミラー２０ｂが−１４度傾斜したとき、微細ミラーと照明光９ｂの相対角度は６２度から１４度を差し引いた差分値の４８度となり、照明光９ｂは微細ミラー２０ｂに入射した方向と反対側の方向に微細ミラー２０ｂの平面から４８度の角度となる。すなわち、水平方向から３４度の角度で照明光９ｂを投写レンズ１９と異なる方向に反射してスクリーンには照明光９ｂを表示しないオフ光１７ｂ（第２の負方向反射光）となる。

図９は光検出素子１５を実装した回路基板３３の平面構造（正向き状態）を示す平面図である。図１０は取付平面上に光検出素子１５を実装した回路基板３３の平面構造（逆向き状態）を示す平面図である。図９において、ねじ穴３５，３６は光検出素子１５を中心として左右対称に距離Ｌだけ離れている。ねじ穴３５，３６間の中心点を結ぶ基準線Ｌ３５の中心点が基準点ＳＰとなり、基準点ＳＰから光検出素子１５の中心点までの距離がＬとなる。

図９で示す回路基板３３はねじ穴３５とねじ穴３６とを左右逆の関係となる逆向きにして上ケース４０に取り付けることも可能である。すなわち、図１０に示すように、基準点ＳＰを中心として回路基板３３を１８０度回転させてねじ穴３５とねじ穴３６との位置関係を入れ替えて取り付けることもできる。

図９で示す平面位置（正向き状態（第１の状態））では基準点ＳＰに対して光検出素子１５の中心点Ｃ１５はＹ方向に正の距離Ｌの位置に存在する。一方、図１０で示す平面位置（逆向き状態（第２の状態））では基準点ＳＰに対して光検出素子１５の中心点Ｃ１５はＹ方向に負の距離Ｌの位置に存在する。このように、回路基板３３の正向き状態における光検出素子１５と、逆向き状態における光検出素子１５との位置関係が基準点ＳＰに対して線対称となる。なお、図２，図４，図５，図９は光検出ユニット３９をＤＭＤ１４ａに対応すべく正向き状態で取り付けた例を示している。

図１１は光検出ユニット３９を逆向き状態に取り付けた場合の実施の形態の映像表示装置の要部断面を模式的に示す斜視図である。すなわち、図１１は光検出ユニット３９をＤＭＤ１４ｂに対応すべく逆向き状態で取り付けた場合の要部断面を示しており、図４に対応する。

図１２は光検出ユニット３９を逆向きに取り付けた場合の映像表示装置の要部断面構造を示す断面図である。すなわち、図１２は光検出ユニット３９をＤＭＤ１４ｂに対応すべく逆向き状態で取り付けた場合の構造を示しており、図５に対応する。

これらの図に示すように、開口穴２２ｘをオフ光１７ｂの光軸中心が透過するように、遮光板２２を上ケース４０に対してＤＭＤ１４ａを用いた場合と異なる位置に固定している。

図１３は駆動角度が±１４度の複数の微細ミラーを有するＤＭＤ１４ｂを使用した映像表示装置に、駆動角度が±１２度の複数の微細ミラーを有するＤＭＤ１４ａを使用した場合のオフ光１７ａの光路を重ね合わた要部断面構造を模式的に示す説明図である。

同図において、一般的には光検出素子１５は、光検出素子１５の受光面に対して略鉛直方向（法線ＶＬ）から受光する光の感度が高い。一方、図３と図８を比較するとオフ光１７ａとオフ光１７ｂの角度の差は８度である。

したがって、図１３に示される、オフ光１７ａ（の光軸中心線）とオフ光１７ｂ（の光軸中心線）との角度差の８度を均等２分割した中線ＭＬに対し、図９及び図１０で示すように、ねじ穴３５，３６間の基準線Ｌ３５の中心点である基準点ＳＰを当該中線ＭＬが通過するように設定している。すなわち、図１３に示すように、オフ光１７ａに対応して設けた正向き状態の光検出素子１５の回路基板３３上における取り付け位置（破線にて示す）から、Ｌの２倍の距離離れた位置にオフ光１７ｂに対応して設けた逆向き状態の光検出素子１５が配置されることになる。

したがって、図５及び図１２に示すように、光検出素子１５がオフ光１７ａ，１７ｂのいずれかの場合においても、オフ光１７ａ，１７ｂの中心光軸は法線ＶＬで示す光検出素子１５の鉛直方向４度傾斜して受光する。このとき、透過拡散板１６の拡散角度が８度以上広がるように拡散度を設定することにより、オフ光１７の光軸中心に対して鉛直な光も受光できる。その結果、光検出ユニット３９は構成部品を同一部材を用いて互いに同一方向に組み立てた組立体のままで、上ケース４０に固定する回路基板３３の向きを１８０度変えることにより、駆動角度が±１２度のＤＭＤ１４ａを用いた映像表示装置と駆動角度が±１４度のＤＭＤ１４ｂを用いた映像表示装置の両方に共通で使用可能となる。

また、光検出ユニット３９における拡散透過板１６、遮光板２３等も回路基板３３と連結して取り付けられているため、回路基板３３の状態（正向き状態，逆向き状態）に関係なく、光検出素子１５に対する相対的位置関係は変化しない。

また、内部に鏡室を形成する上ケース４０は投写レンズ等を取り付けるため、高精度、かつ高剛性の材料で形成する必要があり、アルミダイキャスト、マグネシウムダイキャスト、エンジニアリングプラスチック等の専用の金型を製作し、射出成型によって成型するため、専用の金型費用が発生する。

しかしながら、光検出ユニット３９を取り付ける上ケース４０に、あらかじめ遮光板２２を異なる箇所にねじ止め可能となるように複数種類ねじ穴４３，４４，４５，４６を設けておくことにより、上ケース４０は、駆動角度が±１２度のＤＭＤ１４ａを用いた映像表示装置と駆動角度が±１４度のＤＭＤ１４ｂを用いた映像表示装置の両方に共通の構造で使用可能となる。

具体的には、図７、図９及び図１０を参照して、ＤＭＤ１４ａに対応させる場合（回路基板３３を正向き状態にする場合）は、遮光板２２のねじ６１及び６２を上ケース４０のねじ穴４３及び４４にてネジどめして遮光板２２を上ケース４０に取り付ける（遮光板２２の第１の取付状態）。一方、ＤＭＤ１４ｂに対応させる場合（回路基板３３を逆向き状態にする場合）は、遮光板２２のねじ６１及び６２を上ケース４０のねじ穴４５及び４６にてネジどめして遮光板２２を上ケース４０に取り付ける（遮光板２２の第２の取付状態）。

したがって、遮光板２２の第１の取付状態では、図５に示すように、遮光板２２の開口穴２２ｘ内をオフ光１７ａが通過するように設定され、遮光板２２の第２の取付状態では、図１２に示すように、開口穴２２ｘ内をオフ光１７ｂが通過するように設定される。

その結果、上ケース４０自体は、回路基板３３の正向き状態及び逆向き状態、遮光板２２の第１及び第２の取付状態に関係なく一の形態で形成することができるため、上ケース４０に要する専用金型費用を抑制でき、特に耐用年数が長く、多品種少量生産の業務用途に使用される投写型プロジェクタに適用した場合に大きな効果がある。

本実施の形態の映像表示装置における回路基板３３は、光検出素子１５を第１及び第２の配置（正向き状態及び逆向き状態）のいずれかに選択的に設定可能であり、回路基板３３及び光検出素子１５を含んで光検出ユニット３９を構成している。

そして、上記第１の配置は、駆動角度が±１２度（第１の駆動角度）のＤＭＤ１４ａを用いる際のオフ光１７ａが受光可能な配置を含み、上記第２の配置は、駆動角度が±１４度（第２の駆動角度）のＤＭＤ１４ｂを森居る際のオフ光１７ｂが受光可能な配置を含んでいる。

したがって、上記ＤＭＤ１４として用いる、ＤＭＤ１４ａ及びＤＭＤ１４ｂ（第１及び第２の反射型表示デバイス）に適合するように、回路基板３３上における光検出素子１５を第１及び第２の配置に設定することにより、光検出素子１５にてＤＭＤ１４ａ及びＤＭＤ１４ｂからのオフ光１７ａ及びオフ光１７ｂ（第１及び第２の負方向反射光）を正確に検出することができる。

その結果、駆動角度が異なるＤＭＤ１４ａ及びＤＭＤ１４ｂのいずれを用いても、光検出ユニット３９は第１あるいは第２の配置で光検出素子１５を位置設定することにより、光検出素子１５にてオフ光１７ａ及びオフ光１７ｂを正確に検出することができるため、光検出ユニット３９の汎用性が高い映像表示装置を得ることができる。

加えて、回路基板３３は、光検出素子１５を上記第１及び第２の配置に設定すべく、正向き状態（第１の状態）時における光検出素子１５の位置と、逆向き状態（第２の状態）時における光検出素子１５の位置とが、基準点ＳＰ（所定の基準点）に対して点対称の関係を有するようにしている。

そして、光検出素子１５が装着された回路基板３３の取付平面上における基準点ＳＰは、ＤＭＤ１４ａからのオフ光１７ａの光軸中心線と、ＤＭＤ１４ｂからのオフ光１７ｂの光軸中心線との中線ＭＬが通過するように設定されている。

したがって、光検出素子１５を実装した回路基板３３に関し、ＤＭＤ１４ａ及びＤＭＤ１４ｂに適合するように、基準点ＳＰを中心に１８０度回転させた関係の正向き状態及び逆向き状態のいずれかを設定することにより、光検出素子１５にてＤＭＤ１４ａ及びＤＭＤ１４ｂからのオフ光１７ａ及びオフ光１７ｂを適宜精度良く検出することができる。

その結果、回路基板３３を上下逆の関係で配置するという比較的簡単な変更によって、基準点ＳＰを中心に１８０度回転させた正向き状態及び逆向き状態のいずれかを設定することができるため、組立作業を繁雑化させることなく光検出ユニット３９の汎用性が高い映像表示装置を得ることができる。

実施の形態の映像表示装置において、黒色の表面処理が施された遮光板２２（ユニット外遮光板）を、ＤＭＤ１４（プリズム１３）と光検出ユニット３９との間に設けることにより、開口穴２２ｘによって、オフ光１７ａ及びオフ光１７ｂ（第１及び第２の負方向反射光）の遮光板２３（ユニット内遮光板）の開口穴２３ｘへの光路のみ選択的に有効にして、開口穴２２ｘ以外の遮光領域によって他の光路を遮断している。

その結果、オフ光１７に対する光検出ユニット３９における反射光を実質的にゼロにすることができるため、長期使用しても表示映像のコントラストの劣化が伴わない精度の良い表示映像を投写することができる。

また、光検出ユニット３９（光検出素子１５）を、ＤＭＤ１４（プリズム１３）から比較的近い位置に配置（例えばプリズム１３の上部表面１３Ｓからの直線距離で略２６ｍｍ離れた位置に拡散透過板１６が位置するように）することにより、オフ光１７の面内輝度分布が比較的均一な距離で精度の高い光量検出が光検出素子１５にて可能となる効果を奏する。この際、前述したように、黒色の表面処理が施された遮光板２２の存在により、オン光１８による表示映像に悪影響を与えることはない。

さらに、光検出ユニット３９をＤＭＤ１４（プリズム１３）に近接位置に配置することにより、透過拡散板１６の小型化、回路基板３３の小型化（Ｌを小さくでき）を図ることができるため、光検出ユニット３９の小型化を実現することができる。

加えて、遮光板２２，２３を設けることにより鏡室内面２１の黒色塗装の退色による劣化を回避することができるため、実施の形態の映像表示装置全体の耐久性の高めることにより長寿命化を図ることができる。

また、この実施の形態では、反射型半導体デバイスとしてＤＭＤを例に挙げたが、反射型液晶のＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon、登録商標）を用いても良い。例えば、ＬＣＯＳ（登録商標）は、一般的に反射方向は複数存在しないが、組み合わせて使用する変更プリズムの反射角度が複数ある場合は本発明を適用することができる。

１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ 半導体発光モジュール、１３，１３ａ，１３ｂ プリズム、１４，１４ａ，１４ｂ ＤＭＤ、１５ 光検出素子、１６ 拡散透過板、１７，１７ａ，１７ｂ オフ光、１８ オン光、２０，２０ａ，２０ｂ 微細ミラー、２２，２３ 遮光板、３９ 光検出ユニット。

Claims (2)

1. 光源から出射された照明光を正方向及び負方向それぞれに所定の駆動角度で複数の微細ミラー部を駆動して反射方向を変化させることにより、正方向及び負方向の反射光を生成する反射型表示デバイスと、
   前記負方向の反射光を受光してその光量を検出可能な光検出素子を有する光検出ユニットとを備え、前記光検出ユニットは、前記光検出素子を第１及び第２の配置のいずれかに設定可能であり、
   前記第１の配置は、前記反射型表示デバイスの前記所定の駆動角度が第１の駆動角度の際における前記負方向の反射光である第１の負方向反射光を検出可能な配置を含み、前記第２の配置は、前記反射型表示デバイスの前記所定の駆動角度が前記第１の駆動角度より大きい第２の駆動角度の際における前記負方向の反射光である第２の負方向反射光を検出可能な配置を含み、
   前記光検出ユニットは、前記光検出素子を所定の取付平面上に固定配置した回路基板を含み、
   前記回路基板は前記反射型表示デバイスに対して互いに異なる第１及び第２の状態で設置可能であり、
   前記回路基板は、前記第１の状態時における前記光検出素子の位置と、前記第２の状態における前記光検出素子の位置とが、前記所定の取付平面上における所定の基準点に対して点対称の関係を有し、
   前記第１の負方向反射光の光軸中心線と前記第２の負方向反射光の光軸中心線との中線は、前記第１及び第２の状態で設定された前記回路基板における前記所定の基準点を通過する位置関係を有する、
   映像表示装置。
2. 請求項１記載の映像表示装置であって、
   前記光検出ユニットは、
   前記回路基板に対し前記反射型表示デバイス側に設けられ、前記第１及び第２の負方向反射光を拡散透過可能な拡散透過板と、
   前記拡散透過板に対し前記反射型表示デバイス側に設けられ、前記反射型表示デバイスからの前記第１及び第２の負方向反射光を開口穴を介して前記拡散透過板に導くユニット内遮光板と、
   前記拡散透過板及び前記ユニット内遮光板と前記回路基板とを連結して保持する保持部材とをさらに備え、
   前記拡散透過板及び前記ユニット内遮光板の前記光検出素子との相対的位置関係は前記第１及び第２の状態時において変化がなく、
   前記光検出ユニットと前記反射型表示デバイスとの間に設けられ、前記第１及び第２の負方向反射光の前記ユニット内遮光板の前記開口穴への光路のみ選択的に有効にして、それ以外の光路を遮断するユニット外遮光板をさらに備える、
   映像表示装置。