JP6805981B2 - 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター - Google Patents

光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター Download PDF

Info

Publication number
JP6805981B2
JP6805981B2 JP2017131249A JP2017131249A JP6805981B2 JP 6805981 B2 JP6805981 B2 JP 6805981B2 JP 2017131249 A JP2017131249 A JP 2017131249A JP 2017131249 A JP2017131249 A JP 2017131249A JP 6805981 B2 JP6805981 B2 JP 6805981B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
prism
optical
illumination light
optical unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017131249A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019015789A (ja
Inventor
澤井　靖昌
靖昌 澤井
寺田　昌弘
昌弘 寺田
雅之 今岡
雅之 今岡
禎允 今村
禎允 今村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2017131249A priority Critical patent/JP6805981B2/ja
Priority to CN201810716321.XA priority patent/CN109212877B/zh
Priority to US16/026,384 priority patent/US10324362B2/en
Priority to CN202111150718.5A priority patent/CN113960869B/zh
Publication of JP2019015789A publication Critical patent/JP2019015789A/ja
Priority to US16/403,001 priority patent/US10775684B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6805981B2 publication Critical patent/JP6805981B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0972—Prisms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/12—Beam splitting or combining systems operating by refraction only
    • G02B27/126—The splitting element being a prism or prismatic array, including systems based on total internal reflection
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/008—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using micromirror devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/206—Control of light source other than position or intensity
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/28—Reflectors in projection beam

Description

本発明は、照明光が入射してデジタル・マイクロミラー・デバイスで反射した投影光が射出される光学ユニット及びそれを備えたプロジェクターに関する。
従来の光学ユニットを搭載したプロジェクターは特許文献１に開示されている。このプロジェクターは光源、光学ユニット、複数のデジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital Micromirror Device）及び投影レンズを備えている。光学ユニットは全反射型光分離プリズム及びクロスダイクロイックプリズムを有する。投影側（射出側）からデジタル・マイクロミラー・デバイスに向かって全反射型光分離プリズム及びクロスダイクロイックプリズムの順に配置されている。
デジタル・マイクロミラー・デバイスは平面視矩形の反射型画像表示素子であり、複数の微小なマイクロミラーから成る画像表示面を有する。デジタル・マイクロミラー・デバイスは各マイクロミラーの面の傾きをＯＮ／ＯＦＦ制御して照明光を強度変調することにより投影光を生成し、画像を形成する。各マイクロミラーはデジタル・マイクロミラー・デバイスの一の回動軸を中心に回動し、ＯＮ状態のマイクロミラーの傾き角度とＯＦＦ状態のマイクロミラーの傾き角度とは異なっている。
全反射型光分離プリズムは２個のプリズムから成り、一方のプリズムは射出面を有し、他方のプリズムは入射面及び全反射面を有するとともに射出面に対して射出方向に突出する突出部を有する。全反射面は一部が突出部に設けられ、入射面から全反射型光分離プリズムに入射した白色の照明光をクロスダイクロイックプリズムに向けて全反射する。射出面は投影レンズに対向して配置され、デジタル・マイクロミラー・デバイスにより生成された投影光を投影レンズに向けて射出する。
クロスダイクロイックプリズムは直交する２つのダイクロイックコート面を有し、全反射型光分離プリズムの全反射面で全反射された白色の照明光を赤色成分、緑色成分及び青色成分に分解して各デジタル・マイクロミラー・デバイスにそれぞれ導く。また、クロスダイクロイックプリズムは各デジタル・マイクロミラー・デバイスのＯＮ状態のマイクロミラーで反射した赤色、緑色及び青色のＯＮ光（投影光）を色合成し、色合成したＯＮ光を全反射型光分離プリズムに向けて出射する。クロスダイクロイックプリズムの最も射出面側の面は射出面と平行であり、色合成されたＯＮ光の光軸に対して垂直になっている。
上記構成のプロジェクターにおいて、光源から出射されて全反射型光分離プリズムに入射した白色の照明光は全反射型光分離プリズムの全反射面で全反射した後に全反射型光分離プリズムから出射してクロスダイクロイックプリズムに入射する。クロスダイクロイックプリズムに入射した照明光は色分解され、照明光の赤色成分、緑色成分及び青色成分が互いに異なるデジタル・マイクロミラー・デバイスに向けて出射される。
そして、各デジタル・マイクロミラー・デバイスのＯＮ状態のマイクロミラーで反射した赤色、緑色及び青色のＯＮ光はクロスダイクロイックプリズムに入射して色合成され、全反射型光分離プリズムに向けて出射される。色合成されたＯＮ光は全反射型光分離プリズムの全反射面を透過した後に射出面から射出され、投影レンズを透過する。これにより、カラー画像が投影される。
特開２００７−２５２８７号公報（第５頁、第６頁、第１図、第３図）
一般的にプロジェクターでは、投影レンズを上下方向や左右方向に移動させて投影画像の投影位置を変更する。すなわち、プロジェクターでは投影レンズの上下シフトや左右シフトが行われる。しかしながら、上記従来の光学ユニットによると、全反射型光分離プリズムは射出方向に突出する突出部を有し、投影レンズは突出部の側方近傍に配置される。このため、投影レンズの左右方向の移動が規制されて投影レンズの左右シフト量（左右方向に移動可能な距離）が小さくなる。また、全反射型光分離プリズムの突出部が投影レンズの下方近傍に配置される場合には、投影レンズの上下方向の移動が規制されて投影レンズの上下シフト量（上下方向に移動可能な距離）が小さくなる。したがって、光学ユニット及びプロジェクターの使用性が低下する問題があった。
一方、全反射型光分離プリズムの突出部（全反射面）を投影レンズから離す方向にクロスダイクロイックプリズムの最も射出側の面に沿って移動させると、投影レンズの左右シフト量や上下シフト量を大きくすることはできる。しかしながら、この場合、全反射型光分離プリズムに向かう照明光の光束のうちクロスダイクロイックプリズム側の光線が入射面に入射しない場合がある。この時、クロスダイクロイックプリズム側の照明光の光線を入射面に入射させるために照明光の入射面への入射角度を変更すると一部の照明光が全反射面で全反射せずに透過する。これにより、全反射型光分離プリズムの全反射面で全反射する照明光の光量が減少してデジタル・マイクロミラー・デバイスに入射する照明光の光量が減少するため、投影光の光量が減少する問題があった。
本発明は、投影光の光量の減少を防止しながら使用性を向上できる光学ユニット及びそれを備えたプロジェクターを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、照明光を画像表示面で画像信号に応じて変調して投影光を生成する複数のデジタル・マイクロミラー・デバイスに向けて照明光を出射するとともに複数の前記デジタル・マイクロミラー・デバイスにより生成された投影光を透過させて射出する光学ユニットにおいて、
照明光を反射する照明光反射面を有する反射部材と、
複数の第１プリズムにより形成され、前記照明光反射面で反射した照明光を最も射出側の前記第１プリズムに形成された第１面から入射するとともに投影光を前記第１面から出射するプリズムユニットと、
を備え、前記反射部材は前記第１面に近接するとともに前記第１面よりも投影光の出射方向に突出して配置され、
前記照明光反射面に入射する照明光の入射光の光軸と投影光の前記第１面上の光軸とは同一の平面である光軸平面上に配され、
前記第１面の外向きの第１法線ベクトルを前記光軸平面に投影したときに投影光の光軸に対して前記入射光の光軸と同じ側に配されて前記第１法線ベクトルを前記光軸平面に投影した第１成分ベクトルは、前記第１面から離れるに従って、前記第１面から出射した投影光の光軸から離れる方向に向かうことを特徴としている。
また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、少なくとも一の前記第１プリズムはダイクロイックコート面を有し、前記プリズムユニットは照明光の色分解と投影光の色合成とを行うことが好ましい。
また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、前記第１面を有する前記第１プリズムの前記第１面に対向する対向面の内向きの第２法線ベクトルを前記光軸平面に投影したときに投影光の光軸に対して前記入射光の光軸と同じ側に配されて前記第２法線ベクトルを前記光軸平面に投影した第２成分ベクトルは、前記対向面から離れるに従って、前記第１面から出射した投影光の光軸から離れる方向に向かうことが好ましい。
また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、前記照明光反射面は投影光の光束の外側に配置されることが好ましい。
また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、前記反射部材は内部全反射プリズムから成り、前記照明光反射面は前記内部全反射プリズムの全反射面により形成されることが好ましい。
また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、前記反射部材はミラー部材から成り、前記照明光反射面は前記ミラー部材のミラー面により形成されることが好ましい。
また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、法線方向に投影光の光軸が配されるとともに投影光が射出される第２面を有して前記第１面の投影光の出射方向側に配される射出側光学部材を備え、前記照明光反射面上における照明光の光束の前記プリズムユニット側の端部は、前記第２面に対して前記プリズムユニットと同じ側に配置され、前記照明光反射面と前記第２面との交線は、前記第２面上の投影光の光束よりも外側に配置されることが好ましい。
また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、前記射出側光学部材は、前記第１面に対向する入射面から投影光を入射して前記第２面から投影光を射出する第２プリズムであることが好ましい。
また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、前記デジタル・マイクロミラー・デバイスを取り付けるための取付部を複数備え、各前記取付部をそれぞれ各前記第１プリズムに対応して配置し、前記デジタル・マイクロミラー・デバイスは回動軸を中心に回動する複数のマイクロミラーの各面の傾きがＯＮ／ＯＦＦ制御されて照明光を強度変調することにより画像を形成することが好ましい。
また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、各前記マイクロミラーは互いに直交する前記回動軸を二本有し、各前記マイクロミラーの駆動は二本の前記回動軸に関して行われ、投影光の前記第１面上の光軸を含むとともに一の前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの長手方向中央を通って短手方向に平行な平面は前記照明光反射面に直交することが好ましい。
また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、各前記デジタル・マイクロミラー・デバイスと各前記第１プリズムとの間にはそれぞれ第３プリズムが配置され、前記第３プリズムは、前記デジタル・マイクロミラー・デバイスのＯＮ状態の前記マイクロミラーで反射されたＯＮ光である投影光を透過するとともに前記デジタル・マイクロミラー・デバイスのＯＦＦ状態の前記マイクロミラーで反射されたＯＦＦ光である不要光を反射するＯＦＦ光反射面を有することが好ましい。
また本発明は、上記構成の光学ユニットにおいて、以下の条件式（１）を満たすことが好ましい。
θOFF＞ ｓｉｎ-1（１／ｎ）＞θON・・・（１）
ただし、
θON：前記ＯＦＦ光反射面への入射角度が最も大きいＯＮ光の光線の前記ＯＦＦ光反射面への入射角度、
θOFF：前記ＯＦＦ光反射面への入射角度が最も小さいＯＦＦ光の光線の前記ＯＦＦ光反射面への入射角度、
ｎ：前記第３プリズムの屈折率、
である。
また本発明のプロジェクターは、上記構成の光学ユニットと、光源と、前記反射部材に向けて照明光を出射する照明光学系と、前記取付部に取り付けられた前記デジタル・マイクロミラー・デバイスに表示された画像をスクリーンに拡大投影する投影光学系とを備えたことを特徴としている。
また本発明は、上記構成のプロジェクターにおいて、前記投影光学系は前記光学ユニットの前記第１面に対向して配置されるとともに、前記反射部材は前記第１面から出射した投影光の光軸よりも下方に配置され、前記投影光学系は上下方向に移動できることが好ましい。
本発明の光学ユニットによると、照明光反射面に入射する照明光の入射光の光軸と投影光の第１面上の光軸とは同一の平面である光軸平面上に配され、第１面の外向きの第１法線ベクトルを光軸平面に投影したときに投影光の光軸に対して照明光の入射光の光軸と同じ側に配されて第１法線ベクトルを光軸平面に投影した第１成分ベクトルは、第１面から離れるに従って、第１面から出射した投影光の光軸から離れる方向に向かう。これにより、照明光反射面で全反射する照明光の光量の減少を防止しながら、第１面から出射して第１面近傍の投影光の光軸と反射部材との該投影光の光軸に垂直な方向の距離を大きくすることができる。このため、光学ユニットの第１面に対向して投影光学系を配置した場合に、投影光学系の反射部材に向かう方向のシフト量を大きくできる。したがって、投影光の光量の減少を防止しながら光学ユニット及びプロジェクターの使用性を向上させることができる。
本発明の第１実施形態の光学ユニットを備えるプロジェクターを示す概略構成図 本発明の第１実施形態の光学ユニットを示す斜視図 本発明の第１実施形態の光学ユニットを示す分解斜視図 本発明の第１実施形態の光学ユニットを示す上面図 本発明の第１実施形態の光学ユニットを示す側面図 本発明の第１実施形態の光学ユニットを示す側面断面図 本発明の第１実施形態の光学ユニットのデジタル・マイクロミラー・デバイスのマイクロミラーの基準状態、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態を示す斜視図 本発明の第１実施形態の光学ユニットのデジタル・マイクロミラー・デバイスの動作を説明するための斜視図 本発明の第１実施形態の光学ユニットのデジタル・マイクロミラー・デバイスのマイクロミラーに対する照明光と、ＯＮ状態のマイクロミラーで反射されたＯＮ光と、ＯＦＦ状態のマイクロミラーで反射されたＯＦＦ光とを示す模式図 比較例の光学ユニットを示す側面断面図 本発明の第２実施形態の光学ユニットを示す斜視図 本発明の第２実施形態の光学ユニットを示す上面図 本発明の第２実施形態の光学ユニットを示す側面図 本発明の第２実施形態の光学ユニットを示す側面断面図 本発明の第３実施形態の光学ユニットを示す斜視図 本発明の第３実施形態の光学ユニットを示す上面図 本発明の第３実施形態の光学ユニットを示す側面図 本発明の第３実施形態の光学ユニットを示す側面断面図 本発明の第４実施形態の光学ユニットを示す斜視図 本発明の第４実施形態の光学ユニットを示す側面図 本発明の第４実施形態の光学ユニットを示す側面断面図 本発明の第５実施形態の光学ユニットを示す斜視図 本発明の第５実施形態の光学ユニットを示す上面図 本発明の第５実施形態の光学ユニットを示す側面図 本発明の第５実施形態の光学ユニットを示す側面断面図 本発明の第５実施形態の光学ユニットのデジタル・マイクロミラー・デバイスの動作を説明するための斜視図 本発明の第６実施形態の光学ユニットを示す斜視図 本発明の第６実施形態の光学ユニットを示す上面図 本発明の第６実施形態の光学ユニットを示す側面断面図
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は第１実施形態の光学ユニットを備えるプロジェクターの概略構成図を示している。３チップタイプ（三板式）のプロジェクターＰＪは光源１、照明光学系２、光学ユニットＰＵ、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３（図４も参照）、投影光学系ＬＮ、アクチュエーター４及び制御部３を備える。
光源１は例えばＬＥＤから成り、白色光を出射する。照明光学系２はインテグレーター、リレーレンズ群及び反射ミラー等を有する（いずれも不図示）。照明光学系２は光源１の出射光を集光して照明光Ｌ１として光学ユニットＰＵに向けて出射する。
図２は光学ユニットＰＵの斜視図を示している。図２において、Ｘ方向は色分解合成プリズムユニットＰ２の厚み方向を示している。Ｚ方向はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２で反射した投影光の光軸ＡＸ２方向を示している。Ｙ方向はＸ方向及びＺ方向に垂直な方向を示している。光学ユニットＰＵは、１個の内部全反射プリズムＰ１（反射部材）、１個の色分解合成プリズムユニットＰ２（プリズムユニット）、１個の投影側プリズムＰ３（第２プリズム）及び３個のＯＦＦ光分離プリズムＰ４（第３プリズム）を有する。色分解合成プリズムＰ２は、プリズムＰ２１（第１プリズム）、プリズムＰ２２（第１プリズム）及びプリズムＰ２３（第１プリズム）を有する。
内部全反射プリズムＰ１、色分解合成プリズムユニットＰ２のプリズムＰ２１〜Ｐ２３、投影側プリズムＰ３及びＯＦＦ光分離プリズムＰ４の材質として例えばガラスを用いることができる。本実施形態では、内部全反射プリズムＰ１、プリズムＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、投影側プリズムＰ３及びＯＦＦ光分離プリズムＰ４は屈折率が同じガラスにより形成される。
光学ユニットＰＵは支持部材（不図示）によりプロジェクターＰＪ内で支持される。支持部材は光学ユニットＰＵの図２において上下面に接して配され、光学ユニットＰＵを挟持する。また、光学ユニットＰＵは平面視略矩形のデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３を取り付けるための取付部（不図示）を３個有する。取付部は例えば金属製の枠部材により構成され、プリズムＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３に対応して設けられる。
後述のように、光学ユニットＰＵは内部全反射プリズムＰ１から照明光Ｌ１を入射させ、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３で反射した投影光（後述のＯＮ光Ｌ２）を投影光学系ＬＮに向けて射出する。以下の説明において、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１〜ＤＰ３を総称して「デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ」という場合がある。なお、光学ユニットＰＵ及びデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの詳細については後述する。
投影光学系ＬＮはレンズ５１、５２（図５参照）等を有し、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ上に表示された画像をスクリーンＳＣに拡大投影する。アクチュエーター４はレンズ５１、５２を光軸ＡＸに沿って移動させ、例えばズーミングやフォーカシングを行う。また、アクチュエーター４はレンズ５１、５２を図１及び図５において上下方向に移動させ、投影画像の位置（投影位置）を上下方向で変更することができる。すなわち、アクチュエーター４及び投影光学系ＬＮにより投影画像の上下シフトが行われる。制御部３はＣＰＵを有し、プロジェクターＰＪ全体の制御を行う。
図３〜図６は光学ユニットＰＵの分解斜視図、上面図、側面図及び側面断面図をそれぞれ示している。なお、図６は、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２を通るとともにデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２で反射したＯＮ光Ｌ２（投影光）の光軸ＡＸ２を含む断面図を示している。なお、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２で反射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２の中心を通る法線と一致している。また、照明光Ｌ１の光軸ＡＸ１はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの中心に入射する照明光Ｌ１の光線の光路と一致する。
色分解合成プリズムユニットＰ２はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２と内部全反射プリズムＰ１との間に配される。色分解合成プリズムユニットＰ２の投影側（射出側）には楔状の投影側プリズムＰ３が配される。
また、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１と色分解合成プリズムユニットＰ２との間、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２と色分解合成プリズムユニットＰ２との間、及びデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ３と色分解合成プリズムユニットＰ２との間にはそれぞれＯＦＦ光分離プリズムＰ４が配置される。すなわち、ＯＦＦ光分離プリズムＰ４は各デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに対応して設けられる。
また、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰとＯＦＦ光分離プリズムＰ４との間にはカバーガラスＣＧ（図６参照）が設けられる。なお、図２〜図５ではカバーガラスＣＧの図示を省略している。
図７は、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰのマイクロミラーＭＲの基準状態、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態を示す斜視図である。図８はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの動作を説明するための斜視図である。デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰはマトリクス状に配される平面視略正方形の複数の微小なマイクロミラーＭＲを有する。マイクロミラーＭＲは基板ＳＢ上に実装され、基板ＳＢは略矩形のハウジング（不図示）に収納される。
マイクロミラーＭＲの基準状態を基準平面ＭＳ１で示し、マイクロミラーＭＲのＯＮ状態を反射面ＭＳ２で示し、マイクロミラーＭＲのＯＦＦ状態を反射面ＭＳ３で示している。マイクロミラーＭＲは基準状態から第１軸ａｘ１に対して傾いた後に第１軸ａｘ１に直交する第２軸ａｘ２に対して回動することができる。これにより、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは、複数の画素反射面ＭＳからなる画像表示面ＤＳにおいて、各画素反射面ＭＳがＯＮ／ＯＦＦ制御され、マイクロミラーＭＲが画像表示状態（ＯＮ状態）と画像非表示状態（ＯＦＦ状態）と、の２つの角度状態をとる。すなわち、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは直交する２軸に関してマイクロミラーＭＲの駆動を行い、マイクロミラーＭＲは基準状態、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態をとることができる。これにより、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは照明光Ｌ１を強度変調して所望の画像を生成する反射型画像表示素子を構成する。すなわち、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは照明光Ｌ１を強度変調して投影光を生成する。
各マイクロミラーＭＲの駆動は直交する２軸（第１軸ａｘ１、第２軸ａｘ２）に関して行われるため、マイクロミラーＭＲの画素反射面ＭＳは異なる面内で傾斜する。本実施形態のデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２ではＹＺ平面内で傾斜した状態がＯＮ状態であり、ＸＺ平面内で傾斜した状態がＯＦＦ状態である。通常想定されるＯＮ／ＯＦＦ制御では、画素反射面ＭＳがＯＮ状態のとき、マイクロミラーＭＲに入射した照明光Ｌ１は画像表示面ＤＳの法線（デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線）方向に反射されてＯＮ光Ｌ２（投影光）となる。また、画素反射面ＭＳがＯＦＦ状態のとき、マイクロミラーＭＲに入射した照明光Ｌ１は画像表示面ＤＳの法線方向から大きな角度を持って反射され、ＯＦＦ光Ｌ３（不要光）となる。
このため、図９に示すように、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２の近傍において、各マイクロミラーＭＲはＯＦＦ光Ｌ３の光軸ＡＸ３がＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２と照明光Ｌ１の光軸ＡＸ１とを含む光軸平面ＡＰに対して離れる方向にＯＦＦ光Ｌ３を反射する。また、画像表示面ＤＳの法線（デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線）はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２の近傍のＯＮ光Ｌ２（投影光）の光軸ＡＸ２と平行になっている。なお、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ３の近傍においてもデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２と同様に、各マイクロミラーＭＲは光軸ＡＸ１、ＡＸ２を含む平面（不図示）に対して離れる方向にＯＦＦ光Ｌ３を反射する。
本実施形態では、ＯＮ状態のマイクロミラーＭＲの法線とデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線との成す角度βは１７°になっており、ＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲの法線とデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線との成す角度γは１７°になっている。このため、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの入射光（照明光Ｌ１）の光軸ＡＸ１とデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの法線との成す角度は３４°になっている。
以上のように、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの画像表示面ＤＳでは、照明光Ｌ１の強度変調により２次元画像が形成される。デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは、前述したように直交する２軸に関してマイクロミラーＭＲの駆動を行うことによりＯＮ／ＯＦＦを表現する。
図２〜図６に戻って、内部全反射プリズムＰ１、色分解合成プリズムユニットＰ２、投影側プリズムＰ３及びＯＦＦ光分離プリズムＰ４について説明する。内部全反射プリズムＰ１は入射面１１、照明光反射面１２及び出射面１３（図３参照）を有する。入射面１１はスクリーンＳＣに向かうに従って投影光学系ＬＮに近づく方向に傾斜し、照明光学系２から出射された照明光Ｌ１を入射する。
照明光反射面１２は内部全反射プリズムＰ１に形成された全反射面から成り、入射面１１から離れるに従って色分解合成プリズムユニットＰ２に近づく方向に傾斜する。照明光反射面１２は入射面１１から入射した照明光Ｌ１を色分解合成プリズムユニットＰ２に向けて全反射する。
出射面１３は色分解合成プリズムユニットＰ２に対向して配置され、入射面１１に向かうに従って投影光学系ＬＮから離れる方向に傾斜する。出射面１３は照明光反射面１２で全反射した照明光Ｌ１を色分解合成プリズムユニットＰ２に向けて出射する。
プリズムＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３を有する色分解合成プリズムユニットＰ２は所謂フィリップスタイプのダイクロイックプリズムユニットであり、内部全反射プリズムＰ１からデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２に向かってプリズムＰ２１、Ｐ２３、Ｐ２２の順に配置される。
プリズムＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３はそれぞれ入出射面２１ａ、２２ａ、２３ａを有する。入出射面２１ａ、２２ａ、２３ａはそれぞれＯＦＦ光分離プリズムＰ４に近接して対向している。入出射面２１ａ、２２ａ、２３ａはそれぞれ後述のＯＦＦ光出射面４３に向かうに従ってそれぞれデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３から離れる方向に傾斜している。
また、色分解合成プリズムユニットＰ２において最も射出側（最も投影光学系ＬＮ側）のプリズムＰ２１の射出側に配された入出射面２１ｂ（第１面）は、内部全反射プリズムＰ１の入射面１１側へ向かうに従って投影光学系ＬＮから離れる方向に傾斜する。本実施形態において、入出射面２１ｂはＸＹ平面に対して約１１°傾斜している。
照明光反射面１２に入射する照明光Ｌ１の入射光Ｌ１１の光軸ＡＸ１と、ＯＮ光Ｌ２（投影光）の入出射面２１ｂ上の光軸ＡＸ２とは同一の平面である光軸平面ＡＰ（図９参照）上に配される。光軸平面ＡＰは図６の紙面と同一の平面になっている。入出射面２１ｂの外向きの第１法線ベクトルＮＶ１（図２参照）を光軸平面ＡＰに投影してＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に対して入射光Ｌ１１の光軸ＡＸ１と同じ側に配される第１成分ベクトルＣＶ１は、入出射面２１ｂから離れるに従って、入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２から離れる方向に向かう。
また、プリズムＰ２１、Ｐ２３はそれぞれ内部に全反射面２１ｔ、２３ｔを有するとともにそれぞれ内部にダイクロイックコート面ＤＲ及びダイクロイックコート面ＤＢを有する。全反射面２１ｔは入出射面２１ｂの内側の面から成る。ダイクロイックコート面ＤＲは全反射面２１ｔに対向して配置され、全反射面２３ｔはダイクロイックコート面ＤＲに近接して対向配置される。ダイクロイックコート面ＤＢはプリズムＰ２２に近接して対向配置される。
図４に示すように、ダイクロイックコート面ＤＲ及び全反射面２３ｔはＹ方向から見てデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１から離れるに従って投影光学系ＬＮに近づく方向に傾斜する。ダイクロイックコート面ＤＢはＹ方向から見てデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ３から離れるに従って投影光学系ＬＮに近づく方向に傾斜する。入出射面２１ｂ及び全反射面２１ｔはＹ方向から見てデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２の法線に対して垂直になっている。すなわち、入出射面２１ｂ及び全反射面２１ｔはＹ方向から見てデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２で反射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に対して垂直になっている。
また、入出射面２１ｂに対向するダイクロイックコート面ＤＲ（対向面）の内向きの第２法線ベクトルＮＶ２（図４参照）を光軸平面ＡＰに投影してＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に対して入射光Ｌ１１の光軸ＡＸ１と同じ側に配される第２成分ベクトルＣＶ２（図６参照）は、ダイクロイックコート面ＤＲから離れるに従って、入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２から離れる方向に向かう。
また、ダイクロイックコート面ＤＢの内向きの第３法線ベクトルＮＶ３（図４参照）を光軸平面ＡＰに投影してＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に対して入射光Ｌ１１の光軸ＡＸ１と同じ側に配される第３成分ベクトルＣＶ３（図６参照）は、ダイクロイックコート面ＤＢから離れるに従って、入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２から離れる方向に向かう。
ダイクロイックコート面ＤＲは照明光Ｌ１の赤色成分を反射するとともに、照明光Ｌ１の緑色成分及び青色成分を透過させる。ダイクロイックコート面ＤＢは照明光Ｌ１の青色成分を反射するとともに照明光Ｌ１の緑色成分を透過させる。すなわち、ダイクロイックコート面ＤＲ及びダイクロイックコート面ＤＢは所定波長の照明光Ｌ１の成分を反射して該所定波長以外の照明光Ｌ１の成分を透過する。これにより、色分解合成プリズムユニットＰ２は内部全反射プリズムＰ１から出射された照明光Ｌ１を色分解してそれぞれデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ側に出射する。
また、ダイクロイックコート面ＤＲは赤色のＯＮ光Ｌ２を反射するとともに、緑色及び青色のＯＮ光Ｌ２を透過させる。ダイクロイックコート面ＤＢは青色のＯＮ光Ｌ２を反射するとともに緑色のＯＮ光Ｌ２を透過させる。すなわち、ダイクロイックコート面ＤＲ及びダイクロイックコート面ＤＢは所定波長のＯＮ光Ｌ２を反射して該所定波長以外のＯＮ光Ｌ２を透過する。これにより、色分解合成プリズムユニットＰ２はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３からそれぞれ出射された赤色、緑色及び青色のＯＮ光Ｌ２を色合成して入出射面２１ｂを介して射出側に出射する。
なお、プリズムＰ２１とプリズムＰ２３とを入れ替えて配置してもよい。すなわち、プリズムＰ２３をプリズムＰ２１よりも射出側に配置してもよい。また、所謂フィリップスタイプのダイクロイックプリズムユニットに替えて、クロスダイクロイックプリズムユニットにより色分解合成プリズムユニットＰ２を形成してもよい。
投影側プリズムＰ３（射出側光学部材）は色分解合成プリズムユニットＰ２のプリズムＰ２１の出射側（射出側）であって内部全反射プリズムＰ１の入射面１１の反対側（図２において上方）に配され、入射面３１及び出射面３２（第２面、射出面）を有する。なお、「射出面」とはＯＮ光Ｌ２が投影光学系ＬＮに向けて光学ユニットＰＵから射出される面を示す。入射面３１はＸ方向から見て内部全反射プリズムＰ１から離れるに従って投影光学系ＬＮに近づく方向に傾斜する。入射面３１は、入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２（色合成後の投影光）を入射する。
出射面３２は投影光学系ＬＮに対向して配され、ＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２が出射面３２の法線方向に一致するようにＯＮ光Ｌ２を射出する。投影側プリズムＰ３によりスクリーンＳＣに投影される画像の歪みを低減することができる。また、内部全反射プリズムＰ１の投影光学系ＬＮ側の端部は投影側プリズムＰ３の出射面３２に対して射出方向（Ｚ方向）に突出している。
各ＯＦＦ光分離プリズムＰ４はそれぞれ入出射面２１ａ、２２ａ、２３ａに近接して対向配置される。各ＯＦＦ光分離プリズムＰ４は入出射面４１、ＯＦＦ光反射面４２及びＯＦＦ光出射面４３を有する。各入出射面４１はそれぞれデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３に近接して対向配置され、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３の近傍のＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２はそれぞれ入出射面４１の法線方向に一致している。
ＯＦＦ光出射面４３は、ＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に対して内部全反射プリズムＰ１の入射面１１と反対側の端面（Ｙ方向の端面、図２において上面）から成る。デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３の各々の近傍に配された各ＯＦＦ光反射面４２は、ＯＦＦ光出射面４３へ向かうほどそれぞれデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３から離れるように傾斜している。ＯＦＦ光反射面４２はＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲで反射したＯＦＦ光Ｌ３を全反射するとともにＯＮ状態のマイクロミラーＭＲで反射したＯＮ光Ｌ２を透過する。ＯＦＦ光出射面４３はＯＦＦ光反射面４２で全反射したＯＦＦ光Ｌ３を光学ユニットＰＵの外部に向けて出射する。
また、各ＯＦＦ光出射面４３に離れて対向して光吸収部材ＰＭが設けられる。光吸収部材ＰＭは例えば黒色処理した金属プレートにより形成され、ＯＦＦ光出射面４３から出射されたＯＦＦ光Ｌ３を吸収する。これにより、光学ユニットＰＵから出射されたＯＦＦ光Ｌ３によるプロジェクターＰＪ内の他の部材等の熱変形を防止することができる。
また、内部全反射プリズムＰ１と色分解合成プリズムユニットＰ２との間、色分解合成プリズムユニットＰ２と投影側プリズムＰ３との間、色分解合成プリズムユニットＰ２とＯＦＦ光分離プリズムＰ４との間には空気層（エアーギャップ、不図示）が設けられる。また、色分解合成プリズムユニットＰ２において、プリズムＰ２１とプリズム２３との間、プリズムＰ２３とプリズム２２との間にも空気層が設けられる。
上記構成のプロジェクターＰＪにおいて、光源１（図１参照）から白色光が出射されると、照明光学系２（図１参照）で集光されて白色の照明光Ｌ１が光学ユニットＰＵに向けて出射される。
白色の照明光Ｌ１は内部全反射プリズムＰ１の入射面１１に入射した後に照明光反射面１２で全反射する。照明光反射面１２で全反射した白色の照明光Ｌ１は出射面１３から出射した後に、色分解合成プリズムユニットＰ２のプリズム２１の入出射面２１ｂに入射する。
色分解合成プリズムユニットＰ２のプリズムＰ２１に入射した白色の照明光Ｌ１はダイクロイックコート面ＤＲに入射し、照明光Ｌ１の赤色成分が反射するとともに緑色成分及び青色成分は透過する。ダイクロイックコート面ＤＲを透過した照明光Ｌ１の緑色成分及び青色成分はプリズムＰ２３に入射し、青色成分はダイクロイックコート面ＤＢで反射するとともに緑色成分はダイクロイックコート面ＤＢを透過してプリズムＰ２２に入射する。
ダイクロイックコート面ＤＲで反射した照明光Ｌ１の赤色成分、ダイクロイックコート面ＤＢで反射した照明光Ｌ１の青色成分、及びダイクロイックコート面ＤＲ、ＤＢを透過した照明光Ｌ１の緑色成分はそれぞれ入出射面２１ａ、２３ａ、２２ａから出射され、それぞれＯＦＦ光分離プリズムＰ４に入射する。各ＯＦＦ光分離プリズムＰ４を透過した照明光Ｌ１の赤色成分、緑色成分及び青色成分は入出射面４１から出射され、それぞれカバーガラスＣＧを透過してデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ３、ＤＰ２に入射する。これにより、色分解合成プリズムユニットＰ２は照明光反射面１２で全反射した照明光Ｌ１を色分解してそれぞれデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３側に出射する。
デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１〜ＤＰ３のＯＮ状態のマイクロミラーＭＲでそれぞれ反射した赤色、緑色及び青色のＯＮ光Ｌ２はそれぞれ入出射面４１からＯＦＦ光分離プリズムＰ４に入射し、ＯＦＦ光反射面４２を透過してそれぞれ入出射面２１ａ、２２ａ、２３ａから色分解合成プリズムユニットＰ２のプリズムＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３に入射する。
赤色のＯＮ光Ｌ２はプリズムＰ２１の全反射面２１ｔで全反射した後にダイクロイックコート面ＤＲで反射して入出射面２１ｂに向かう。緑色のＯＮ光Ｌ２はプリズムＰ２２を透過した後にダイクロイックコート面ＤＢ、ＤＲの順に透過して入出射面２１ｂに向かう。青色のＯＮ光Ｌ２はプリズムＰ２３の全反射面２３ｔで全反射した後にダイクロイックコート面ＤＢで反射し、ダイクロイックコート面ＤＲを透過して入出射面２１ｂに向かう。この時、赤色、緑色及び青色のＯＮ光Ｌ２は色分解合成プリズムユニットＰ２を透過する間に色合成され、色合成されたＯＮ光Ｌ２が入出射面２１ｂから射出側に出射される。
入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２（色合成後の投影光）は入射面３１を介して投影側プリズムＰ３に入射する。投影側プリズムＰ３に入射したＯＮ光Ｌ２は投影側プリズムＰ３を透過して出射面３２から投影光学系ＬＮに向けて射出される。
この時、図６に示すように、照明光反射面１２はＯＮ光Ｌ２の光束の外側に配置される。すなわち、ＯＮ光Ｌ２は照明光反射面１２に入射しない。これにより、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２に対応するＯＦＦ光分離プリズムＰ４の入出射面４１と出射面３２とのＺ方向の距離Ｄ１（本実施形態では約８５ｍｍ）内で照明光Ｌ１の光束とＯＮ光Ｌ２の光束とを分離することができる。
また、照明光反射面１２上における照明光Ｌ１の光束の色分解合成プリズムユニットＰ２側の端部は、出射面３２に対して色分解合成プリズムユニットＰ２と同じ側に配置される。すなわち、照明光反射面１２上の照明光Ｌ１の光束を光軸平面ＡＰに投影した領域の色分解合成プリズムユニットＰ２側の端部ＬＥ（図６参照）は出射面３２に対して色分解合成プリズムユニットＰ２と同じ側に配置される。また、照明光反射面１２と出射面３２との交線ＮＬは出射面３２上のＯＮ光Ｌ２の光束よりも外側に配置される。これにより、出射面３２上のＯＮ光Ｌ２の光束と照明光反射面１２上の照明光Ｌ１の光束とが重ならない。なお、「照明光反射面１２と出射面３２との交線ＮＬ」は、出射面３２を含んで出射面３２に平行な面と照明光反射面１２との交線を示す。
また、入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２を含むとともに、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２の長手方向中央を通って短手方向に平行な平面（本実施形態では光軸平面ＡＰと同じ平面）は照明光反射面１２に直交する。
投影光学系ＬＮに入射したＯＮ光Ｌ２はスクリーンＳＣ（図１参照）に投射される。これにより、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに表示されたカラー画像はスクリーンＳＣに投影される。この時、アクチュエーター４によりズーミングやフォーカシングが行われる。また、投影側プリズムＰ３は光軸ＡＸ２が出射面３２の法線方向に一致するように出射面３２からＯＮ光Ｌ２を射出する。これにより、スクリーンＳＣに拡大投影される画像の歪みを低減することができる。
また、アクチュエーター４により投影光学系ＬＮの投影レンズ５１、５２をＹ方向で移動させ、投影画像の投影位置をＹ方向で変更することができる。例えば、プロジェクターＰＪが居室（不図示）内の天井面に取り付けられた場合には投影レンズ５１、５２を内部全反射プリズムＰ１側（図５において下方）に移動させる。これにより、プロジェクターＰＪはスクリーンＳＣ上において天井から離れた位置に画像を投影することができる。
この時、第１成分ベクトルＣＶ１は入出射面２１ｂから離れるに従って、入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２から離れる方向に向かう。これにより、ＯＮ光Ｌ２の出射面３２上の光軸ＡＸ２と交線ＮＬとの距離Ｄ２を大きくしても、内部全反射プリズムＰ１に向かう照明光Ｌ１の光束のうち色分解合成プリズムユニットＰ２側の照明光Ｌ１の光線も入射面１１に入射させ、照明光反射面１２で全反射させることができる。
一方、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３のＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲで反射したＯＦＦ光Ｌ３は入出射面４１からＯＦＦ光分離プリズムＰ４に入射した後にＯＦＦ光反射面４２で全反射し、ＯＦＦ光出射面４３から光学ユニットＰＵの外部へ排出される。そして、光学ユニットＰＵから排出されたＯＦＦ光Ｌ３は光吸収部材ＰＭにより吸収される。これにより、ＯＦＦ光Ｌ３の投影光学系ＬＮへの入射を防止することができる。したがって、投影画像のコントラストの低下を防止することができる。
この時、光吸収部材ＰＭはＯＦＦ光出射面４３から離れて設けられている。これにより、ＯＦＦ光Ｌ３を吸収した光吸収部材ＰＭの熱の光学ユニットＰＵへの伝熱を低減することができる。したがって、光学ユニットＰＵの温度上昇を抑え、光学ユニットＰＵの熱変形等を防止することができる。その結果、光学ユニットＰＵ及びプロジェクターＰＪの長寿命化を図ることができる。
なお、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態の一方から他方へ移行中のマイクロミラーＭＲで反射した照明光Ｌ１（フラット光）はマイクロミラーＭＲの法線方向に対して照明光Ｌ１の入射光とは反対方向へ反射される。フラット光やカバーガラスＣＧでの照明光Ｌ１の反射光もＯＦＦ光分離プリズムＰ４に入射した後にＯＦＦ光出射面４３から出射される。これにより、フラット光やカバーガラスＣＧでの照明光Ｌ１の反射光の投影光学系ＬＮへの入射を防止することができる。したがって、投影画像のコントラストの低下を一層防止することができる。
ここで、各ＯＦＦ光分離プリズムＰ４において、ＯＦＦ光反射面４２への入射角度が最も大きいＯＮ光Ｌ２の光線のＯＦＦ光反射面４２への入射角度θONと、ＯＦＦ光反射面４２への入射角度が最も小さいＯＦＦ光Ｌ３の光線のＯＦＦ光反射面４２への入射角度θOFFとが以下の条件式（１）を満たすと、ＯＦＦ光反射面４２はＯＮ光Ｌ２を透過してＯＦＦ光Ｌ３をほぼ全反射することができるので好ましい。
θOFF＞ｓｉｎ-1（１／ｎ）＞θON・・・（１）
ただし、
θON：ＯＦＦ光反射面４２への入射角度が最も大きいＯＮ光Ｌ２の光線のＯＦＦ光反射面４２への入射角度、
θOFF：ＯＦＦ光反射面４２への入射角度が最も小さいＯＦＦ光Ｌ２の光線のＯＦＦ光反射面４２への入射角度、
ｎ：ＯＦＦ光分離プリズムＰ４の屈折率、
である。
例えば、ＯＦＦ光分離プリズムＰ４の屈折率ｎを１．５１６８にした場合、入射角度θONを３６．５°にするとともに入射角度θOFFを４３．７°にすると条件式（１）を満たし、ＯＦＦ光反射面４２はＯＮ光Ｌ２を透過してＯＦＦ光Ｌ３をほぼ全反射することができる。
本実施形態の光学ユニットＰＵを用いたプロジェクターＰＪ及び比較例の光学ユニットを用いたプロジェクターについて、投影光学系ＬＮの上下シフト量（Ｙ方向のシフト量）を比較した。
図１０は比較例の光学ユニットの側面断面図を示している。説明の便宜上、本実施形態の光学ユニットＰＵと同様な部分には同一の符号を付している。比較例では色分解合成プリズムユニットＰ２のプリズムＰ２１の入出射面２１ｂは、色合成されたＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に対して垂直になっている。また、比較例では投影側プリズムＰ３を省いている。このため、本実施形態の射出面は投影側プリズムＰ３の出射面３２に一致し、比較例の射出面はプリズムＰ２１の入出射面２１ｂに一致している。比較例のその他の構成は本実施形態の光学ユニットＰＵと同様である。また、上下シフト量は射出面上のＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２と交線ＮＬとの距離Ｄ２（図６、図１０参照）とした。なお、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２に対向する入出射面４１と出射面３２とのＺ方向の距離Ｄ１は本実施形態及び比較例において８５ｍｍになっている。また、本実施形態及び比較例の照明光反射面１２のＸＺ平面に対する傾斜角度は同じである。
本実施形態のプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量は２６．６ｍｍであったのに対し、比較例のプロジェクターの投影光学系の上下シフト量は１９．０ｍｍであった。このため、本実施形態の光学ユニットＰＵを用いた場合の上下シフト量は比較例よりも７．６ｍｍ長い。したがって、本実施形態の光学ユニットＰＵを備えたプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量を比較例の場合よりも長くすることができる。なお、本実施形態及び比較例において照明光Ｌ１のＦナンバーは略同じであり、投影画像の輝度も略同じであった。
本実施形態によると、入出射面２１ｂの外向きの第１法線ベクトルＮＶ１を光軸平面ＡＰに投影したときにＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に対して入射光Ｌ１１の光軸ＡＸ１と同じ側に配されて第１法線ベクトルＮＶ１を光軸平面ＡＰに投影した第１成分ベクトルＣ１は、入出射面２１ｂから離れるに従って、入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２から離れる方向に向かう。これにより、ＯＮ光Ｌ２の出射面３２（射出面）上の光軸ＡＸ２と交線ＮＬとの距離Ｄ２を大きくしても、内部全反射プリズムＰ１に向かう照明光Ｌ１の光束のうち色分解合成プリズムユニットＰ２側の照明光Ｌ１の光線も入射面１１に入射させ、照明光反射面１２で全反射させることができる。したがって、投影光学系ＬＮを配置した際に、射出されるＯＮ光Ｌ２（投影光）の光量の減少を防止しながら、投影光学系ＬＮのＹ方向のシフト量を大きくして光学ユニットＰＵの使用性を向上させることができる。
また、プリズムＰ２１（第１プリズム）及びプリズムＰ２３（第１プリズム）はそれぞれダイクロイックコート面ＤＲ、ＤＢを有し、色分解合成プリズムユニットＰ２（プリズムユニット）は、照明光Ｌ１の色分解とＯＮ光Ｌ２（投影光）の色合成とを行う。これにより、白色の照明光を容易に色分解できるとともに各色の投影光の色合成を容易に行うことができる。
また、入出射面２１ｂを有するプリズムＰ２１（第１プリズム）の入出射面２１ｂに対向するダイクロイックコート面ＤＲ（対向面）の内向きの第２法線ベクトルＮＶ２を光軸平面ＡＰに投影したときに光軸ＡＸ２に対して入射光Ｌ１１の光軸ＡＸ１と同じ側に配されて第２法線ベクトルＮＶ２を光軸平面ＡＰに投影した第２成分ベクトルＣＶ２は、ダイクロイックコート面ＤＲから離れるに従って、入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２から離れる方向に向かう。これにより、入出射面２１ｂを傾斜させながらプリズムＰ２１のＺ方向の長さを十分確保することができ、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに導かれる照明光Ｌ１の光量の減少をより防止することができる。
また、照明光反射面１２はＯＮ光Ｌ２の光束の外側に配置される。これにより、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２に対向する入出射面４１と出射面３２とのＺ方向の距離Ｄ１で照明光Ｌ１の光束とＯＮ光Ｌ２の光束とを分離することができる。したがって、ＯＮ光Ｌ２が照明光反射面１２を透過しないため、投影側プリズムＰ３を照明光反射面１２に近接して対向配置する構成と比較してＯＮ光Ｌ２が通過する空気層（エアーギャップ）の数が少なくなる。したがって、光学ユニットＰＵにおけるＯＮ光Ｌ２の透過率を向上させることができ、投影画像の画質を向上させることができる。
また、照明光反射面１２は内部全反射プリズムＰ１（反射部材）の全反射面により形成される。これにより、照明光反射面１２上の照明光Ｌ１の光束の断面は、入射面１１に入射する前の照明光Ｌ１の光束の断面よりも小さくなるため、照明光反射面１２の大型化を抑制しながらＯＮ光Ｌ２の光量の減少をより防止することができる。また、照明光Ｌ１の照明光反射面１２での反射効率を向上させることができ、ＯＮ光Ｌ２の光量の減少をより一層防止することができる。
また、法線方向にＯＮ光Ｌ２（投影光）の光軸ＡＸ２が配されるとともにＯＮ光Ｌ２が射出される出射面３２（第２面）を有して入出射面２１ｂのＯＮ光Ｌ２の出射方向側に配される投影側プリズムＰ３（射出側光学部材）を備える。これにより、投影画像の歪みを低減することができる。そして、照明光反射面１２上における照明光Ｌ１の光束の色分解合成プリズムユニットＰ２（プリズムユニット）側の端部は、出射面３２に対して色分解合成プリズムユニットＰ２と同じ側に配置され、照明光反射面１２と出射面３２との交線ＮＬは出射面３２上のＯＮ光Ｌ２の光束よりも外側に配置される。これにより、投影光学系ＬＮのＹ方向のシフト量をより確実に確保することができる。
また、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰを取り付けるための取付部を複数備え、各取付部をそれぞれプリズムＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３に対応して配置している。デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは回動軸を中心に回動する複数のマイクロミラーＭＲの各面の傾きがＯＮ／ＯＦＦ制御されて照明光Ｌ１を強度変調することにより画像を形成する。これにより、光学ユニットＰＵにデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰを容易に取り付け、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰによって生成した投影光を射出できる光学ユニットＰＵを容易に実現することができる。
各マイクロミラーＭＲは互いに直交する回動軸を二本有し、各マイクロミラーＭＲの駆動は二本の回動軸に関して行われる。これにより、投影画像の輝度を向上させることができる。そして、入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２を含むとともに、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２（一のデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ）の長手方向中央を通って短手方向に平行な平面は照明光反射面１２に直交する。これにより、照明光Ｌ１の光束の断面をより小さくできるため、照明光Ｌ１の光束をより確実に照明光反射面１２に導くことができる。
また、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３とプリズムＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３との間にはそれぞれＯＦＦ光分離プリズムＰ４（第３プリズム）が配置される。ＯＦＦ光分離プリズムＰ４は、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰのＯＮ状態のマイクロミラーＭＲで反射されたＯＮ光Ｌ２（投影光）を透過するとともにデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰのＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲで反射されたＯＦＦ光Ｌ３（不要光）を反射するＯＦＦ光反射面４２を有する。これにより、ＯＦＦ光Ｌ３を色分解合成プリズムユニットＰ２に入射させずに光学ユニットＰＵの外部に排出することができる。したがって、ＯＦＦ光Ｌ３の投影光学系ＬＮの投影レンズ５１、５２への入射を防止することができる。その結果、迷光の発生を防止でき、投影画像のコントラストを向上させることができる。
また、条件式（１）を満たすと、ＯＦＦ光反射面４２はＯＮ光Ｌ２を透過してＯＦＦ光Ｌ３をほぼ全反射することができる。
また、プロジェクターＰＪは、光学ユニットＰＵと、光源１と、内部全反射プリズムＰ１（反射部材）に向けて照明光Ｌ１を出射する照明光学系２と、取付部に取り付けられたデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰに表示された画像をスクリーンＳＣに拡大投影する投影光学系ＬＮとを備えている。これにより、光学ユニットＰＵを備えたプロジェクターＰＪを容易に実現することができる。
また、投影光学系ＬＮは光学ユニットＰＵの入出射面２１ｂに対向して配置されるとともに、内部全反射プリズムＰ１は入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２よりも下方に配置される。そして、投影光学系ＬＮは上下方向に移動できる。これにより、上下シフトが可能なプロジェクターＰＪを容易に実現することができる。
＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態について説明する。図１１〜図１４は第２実施形態の光学ユニットＰＵの斜視図、上面図、側面図及び側面断面図をそれぞれ示している。説明の便宜上、図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では色分解合成プリズムユニットＰ２の入出射面２１ｂ（第１面）の構成が第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
本実施形態の色分解合成プリズムユニットＰ２のプリズムＰ２１の入出射面２１ｂは、Ｙ方向から見て、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１から離れるに従って投影光学系ＬＮから離れる方向に傾斜している。また、投影側プリズムＰ３はＹ方向から見て三角形形状になっている。
なお、上記構成の光学ユニットＰＵを備えたプロジェクターＰＪの動作は第１実施形態と同様である。
本実施形態の光学ユニットＰＵを用いたプロジェクターＰＪ及び比較例の光学ユニットを用いたプロジェクターについて、投影光学系ＬＮの上下シフト量（Ｙ方向のシフト量）を比較した。比較例では図１０と同様に第１成分ベクトルＣＶ１は入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２と平行になっている。また、本実施形態及び比較例の射出面は投影側プリズムＰ３の出射面３２に一致している。比較例のその他の構成は本実施形態の光学ユニットＰＵと同様にした。また、上下シフト量の測定は第１実施形態の場合と同様にした。なお、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２に対向する入出射面４１と出射面３２とのＺ方向の距離Ｄ１は本実施形態及び比較例において８５ｍｍになっている。また、本実施形態及び比較例の照明光反射面１２のＸＺ平面に対する傾斜角度は同じである。
本実施形態の光学ユニットＰＵを用いたプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量は３１．５ｍｍであったのに対し、比較例の光学ユニットを用いたプロジェクターの投影光学系の上下シフト量は２７．６ｍｍであった。このため、本実施形態の光学ユニットＰＵを用いた場合の上下シフト量は比較例よりも３．９ｍｍ長くなる。したがって、本実施形態の光学ユニットＰＵを備えたプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量を比較例の場合よりも長くすることができる。なお、本実施形態及び比較例において照明光Ｌ１のＦナンバーは略同じであり、投影画像の輝度も略同じであった。
本実施形態でも第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第３実施形態＞
次に本発明の第３実施形態について説明する。図１５〜図１８は第３実施形態の光学ユニットＰＵの斜視図、上面図、側面図及び側面断面図をそれぞれ示している。説明の便宜上、図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では色分解合成プリズムユニットＰ２の構成が第１実施形態とは異なる。その他の部分は第１実施形態と同様である。
本実施形態の色分解合成プリズムユニットＰ２はプリズムＰ２１、Ｐ２２から成り、第１実施形態の色分解合成プリズムユニットＰ２に対してプリズムＰ２３が省かれている。また、プリズムＰ２３に対応するデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ３も省かれている。光源１はＵＨＰランプから構成され、光源１と照明光学系２との間にはカラーホイール（不図示）が配される。
上記構成の光学ユニットＰＵを備えたプロジェクターＰＪの動作は、照明光Ｌ１が入射面１１に入射した後では第１実施形態と同様である。なお、本実施形態では、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１には照明光Ｌ１の赤色成分が入射し、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２にはカラーホイールを通過した照明光Ｌ１の緑色成分と青色成分とが交互に入射する。
本実施形態の光学ユニットＰＵを用いたプロジェクターＰＪ及び比較例の光学ユニットを用いたプロジェクターについて、投影光学系ＬＮの上下シフト量（Ｙ方向のシフト量）を比較した。比較例では図１０に示す構成と同様に色分解合成プリズムユニットＰ２のプリズムＰ２１の入出射面２１ｂは、色合成されたＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に対して垂直になっている。また、比較例では投影側プリズムＰ３を省いている。このため、本実施形態の射出面は投影側プリズムＰ３の出射面３２に一致し、比較例の射出面はプリズムＰ２１の入出射面２１ｂに一致している。比較例のその他の構成は本実施形態の光学ユニットＰＵと同様にした。また、上下シフト量の測定は第１実施形態の場合と同様にした。なお、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２に対向する入出射面４１と出射面３２とのＺ方向の距離Ｄ１は本実施形態及び比較例において８５ｍｍになっている。また、本実施形態及び比較例の照明光反射面１２のＸＺ平面に対する傾斜角度は同じである。
本実施形態の光学ユニットＰＵを用いたプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量は３０．５ｍｍであったのに対し、比較例の光学ユニットを用いたプロジェクターの投影光学系の上下シフト量は１９．０ｍｍであった。このため、本実施形態の光学ユニットＰＵを用いた場合の上下シフト量は比較例よりも１１．５ｍｍ長くなる。したがって、本実施形態の光学ユニットＰＵを備えたプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量を比較例の場合よりも長くすることができる。なお、本実施形態及び比較例において照明光Ｌ１のＦナンバーは略同じであり、投影画像の輝度も略同じであった。
本実施形態でも第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、高価なデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの数を第１実施形態よりも少なくすることができる。
＜第４実施形態＞
次に本発明の第４実施形態について説明する。図１９〜図２１は第４実施形態の光学ユニットＰＵの斜視図、側面図及び側面断面図を示している。説明の便宜上、図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では照明光反射面１２の構成が第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
本実施形態の光学ユニットＰＵは内部全反射プリズムＰ１に替えて、ガラス基板８１上にミラー面８０ａを形成したミラー部材８０（反射部材）を備えている。照明光反射面１２はミラー面８０ａにより形成される。ミラー面８０ａは高精度に研磨されたガラス基板８１上に真空蒸着装置で金属（例えばアルミニウムや銀等）または誘電体多層膜をコーティングして形成される。
上記構成の光学ユニットＰＵを備えたプロジェクターＰＪにおいて、照明光学系２から出射された白色の照明光Ｌ１はミラー部材８０のミラー面８０ａに入射する。ミラー面８０ａに入射した照明光Ｌ１はミラー面８０ａで反射した後に入出射面２１ｂから色分解合成プリズムユニットＰ２に入射する。なお、本実施形態のプロジェクターＰＪのその後の動作は第１実施形態と同様である。
本実施形態の光学ユニットＰＵを用いたプロジェクターＰＪ及び比較例の光学ユニットを用いたプロジェクターにおいて、投影光学系ＬＮの上下シフト量（Ｙ方向のシフト量）を比較した。比較例では図１０に示す構成と同様に色分解合成プリズムユニットＰ２のプリズムＰ２１の入出射面２１ｂは、色合成されたＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に対して垂直になっている。また、比較例では投影側プリズムＰ３を省いている。このため、本実施形態の射出面は投影側プリズムＰ３の出射面３２に一致し、比較例の射出面はプリズムＰ２１の入出射面２１ｂに一致している。比較例のその他の構成は本実施形態の光学ユニットＰＵと同様である。また、上下シフト量の測定は第１実施形態の場合と同様である。なお、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２に対向する入出射面４１と出射面３２とのＺ方向の距離Ｄ１は本実施形態及び比較例において８５ｍｍになっている。また、本実施形態及び比較例の照明光反射面１２のＸＺ平面に対する傾斜角度は同じである。
本実施形態の光学ユニットＰＵを用いたプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量は３０．４ｍｍであったのに対し、比較例の光学ユニットを用いたプロジェクターの投影光学系の上下シフト量は１８．０ｍｍであった。このため、本実施形態の光学ユニットＰＵを用いた場合の上下シフト量は比較例よりも１２．４ｍｍ長くなる。したがって、本実施形態の光学ユニットＰＵを備えたプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量を比較例の場合よりも長くすることができる。なお、本実施形態及び比較例において照明光Ｌ１のＦナンバーは略同じであり、投影画像の輝度も略同じであった。
本実施形態のように照明光反射面１２をミラー部材８０のミラー面８０ａにより形成しても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第５実施形態＞
次に本発明の第５実施形態について説明する。図２２〜図２５は第５実施形態の光学ユニットＰＵの斜視図、上面図、側面図及び側面断面図をそれぞれ示している。説明の便宜上、図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態ではデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの構成が第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
本実施形態の投影側プリズムＰ３の入射面３１は入出射面２１ｂに近接して対向する面３１ａと、照明光反射面１２に近接して対向する面３１ｂとから成る。面３１ａ、３１ｂはＹ方向で隣接している。また、出射面２１の内部全反射プリズムＰ１側の端部は照明光反射面１２に近接している。
図２６は本実施形態のデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰのＯＮ状態及びＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲの斜視図を示している。本実施形態のデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰはマイクロミラーＭＲが一の回動軸ＲＡに対して回動する点で、直交する２軸に対してマイクロミラーＭＲが回動する第１実施形態のデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰとは異なっている。その他は第１実施形態のデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰと同様である。
角度β及び角度γはそれぞれ１２°になっている。これにより、マイクロミラーＭＲは基準状態（マイクロミラーＭＲの法線方向がＺ方向に一致している状態）から回動軸ＲＡを中心に−１２°回動してＯＮ状態になり、＋１２°回動してＯＦＦ状態になる。これにより、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰは一軸の回動軸ＲＡに関してマイクロミラーＭＲの駆動を行うことによりＯＮ／ＯＦＦを表現する。また、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの近傍において、照明光Ｌ１の光軸ＡＸ１、ＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２及びＯＦＦ光Ｌ３の光軸ＡＸ３は同一平面上に配される。
上記構成の光学ユニットＰＵを備えたプロジェクターＰＪにおいて、照明光学系２から白色の照明光Ｌ１が出射されると、第１実施形態と同様にＯＮ光Ｌ２（投影光）が光学ユニットＰＵから射出される。これにより、スクリーンＳＣ上に投影画像が投影される。
この時、プリズムＰ２１の入出射面２１ｂから出射したＯＮ光Ｌ２の一部は出射面１３から内部全反射プリズムＰ１に入射し、照明光反射面１２を透過した後に投影側プリズムＰ３に入射する。その後、ＯＮ光Ｌ２は投影側プリズムＰ３の出射面３２から射出される。
第１実施形態及び第５実施形態において、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰの入射光の光軸ＡＸ１と、ＯＮ状態のマイクロミラーＭＲで反射したＯＮ光Ｌ２（反射光）の光軸ＡＸ２との成す角度θ（不図示）はそれぞれ３４°、２４°になる。すなわち、第５実施形態の角度θは第１実施形態の角度θよりも小さい。このため、第１実施形態と同じ距離Ｄ１内においては、ＯＮ光Ｌ２と照明光Ｌ１とを完全に分離することができず、第１実施形態とは異なり、ＯＮ光Ｌ２は照明光反射面１２を透過する。
一方、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３のＯＦＦ状態のマイクロミラーＭＲで反射したＯＦＦ光Ｌ３（不要光）は、それぞれプリズムＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３の上面（Ｙ方向において入射面１１と反対側の端面）及び入出射面２１ｂの上部から光学ユニットＰＵの外部へ排出される。
本実施形態の光学ユニットＰＵを用いたプロジェクターＰＪ及び比較例の光学ユニットを用いたプロジェクターについて、投影光学系ＬＮの上下シフト量（Ｙ方向のシフト量）を比較した。比較例では図１０に示す構成と同様に、色分解合成プリズムユニットＰ２のプリズムＰ２１の入出射面２１ｂは、色合成されたＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に対して垂直になっている。本実施形態及び比較例の射出面は投影側プリズムＰ３の出射面３２に一致している。比較例のその他の構成は本実施形態の光学ユニットＰＵと同様にした。また、上下シフト量の測定は第１実施形態の場合と同様である。なお、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２に対向する入出射面４１と出射面３２とのＺ方向の距離Ｄ１は本実施形態及び比較例において８６ｍｍになっている。また、本実施形態及び比較例の照明光反射面１２のＸＺ平面に対する傾斜角度は同じである。
本実施形態のプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量は３８．２ｍｍであったのに対し、比較例の光学ユニットを用いたプロジェクターの投影光学系の上下シフト量は２５．１ｍｍであった。このため、本実施形態の光学ユニットＰＵを用いた場合の上下シフト量は比較例よりも１３．１ｍｍ長くなる。したがって、本実施形態の光学ユニットＰＵを備えたプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量を比較例の場合よりも長くすることができる。なお、本実施形態及び比較例において照明光Ｌ１のＦナンバーは略同じであり、投影画像の輝度も略同じであった。
本実施形態でも第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第６実施形態＞
次に本発明の第６実施形態について説明する。図２７〜図２９は第６実施形態の光学ユニットＰＵの斜視図、上面図及び側面断面図をそれぞれ示している。説明の便宜上、図２２〜図２６に示す第５実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態では色分解合成プリズムユニットＰ２の構成が第５実施形態とは異なる。その他の部分は第５実施形態と同様である。
本実施形態の色分解合成プリズムユニットＰ２はプリズムＰ２１、Ｐ２２から成り、第５実施形態の色分解合成プリズムユニットＰ２に対してプリズムＰ２３が省かれている。第３実施形態と同様に、色分解された照明光Ｌ１はデジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ１、ＤＰ２に導かれ、色合成されたＯＮ光Ｌ２が出射面３２から射出される。また、本実施形態でも第５実施形態と同様に、ＯＮ光Ｌ２は照明光反射面１２を透過する。
本実施形態の光学ユニットＰＵを用いたプロジェクターＰＪ及び比較例の光学ユニットを用いたプロジェクターについて、投影光学系ＬＮの上下シフト量（Ｙ方向のシフト量）を比較した。比較例では図１０に示す構成と同様に、色分解合成プリズムユニットＰ２のプリズムＰ２１の入出射面２１ｂは、色合成されたＯＮ光Ｌ２の光軸ＡＸ２に対して垂直になっている。本実施形態及び比較例の射出面は投影側プリズムＰ３の出射面３２に一致している。比較例のその他の構成は本実施形態の光学ユニットＰＵと同様にした。また、上下シフト量の測定は第１実施形態の場合と同様である。なお、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＰ２に対向する入出射面４１と出射面３２とのＺ方向の距離Ｄ１は本実施形態及び比較例において８６ｍｍになっている。また、本実施形態及び比較例の照明光反射面１２のＸＺ平面に対する傾斜角度は同じである。
本実施形態の光学ユニットＰＵを用いたプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量は３８．２ｍｍであったのに対し、比較例の光学ユニットを用いたプロジェクターの投影光学系の上下シフト量は２５．１ｍｍであった。このため、本実施形態の光学ユニットＰＵを用いた場合の上下シフト量は比較例よりも１３．１ｍｍ長くなる。したがって、本実施形態の光学ユニットＰＵを備えたプロジェクターＰＪの投影光学系ＬＮの上下シフト量を比較例の場合よりも長くすることができる。なお、本実施形態及び比較例において照明光Ｌ１のＦナンバーは略同じであり、投影画像の輝度も略同じであった。
本実施形態でも第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
本発明は、照明光が入射してデジタル・マイクロミラー・デバイスで反射した投影光が射出される光学ユニット及びそれを備えたプロジェクターに利用することができる。
ＰＪ プロジェクター
ＬＮ 投影光学系
ＰＵ 光学ユニット
ＰＭ 光吸収部材
ＤＰ、ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３ デジタル・マイクロミラー・デバイス
ＤＳ 画像表示面
ＭＲ マイクロミラー
ＭＳ 画素反射面
ＣＧ カバーガラス
Ｐ１ 内部全反射プリズム（反射部材）
Ｐ２ 色分解合成プリズムユニット（プリズムユニット）
Ｐ２１〜Ｐ２３ プリズム（第１プリズム）
Ｐ３ 投影側プリズム（第２プリズム）
Ｐ４ ＯＦＦ光分離プリズム（第３プリズム）
Ｌ１ 照明光
Ｌ２ ＯＮ光（投影光）
Ｌ３ ＯＦＦ光（不要光）
ＡＸ 光軸
ＡＸ１ 照明光の光軸
ＡＸ２ 投影光（ＯＮ光）の光軸
ＡＸ３ ＯＦＦ光の光軸
ＭＳ２ ＯＮ反射面
ＭＳ３ ＯＦＦ反射面
ＳＣ スクリーン
ＤＲ、ＤＢ ダイクロイックコート面
１ 光源
２ 照明光学系
３ 制御部
４ アクチュエーター
１１ 入射面
１２ 照明光反射面
１３ 出射面
２１ａ、２２ａ、２３ａ 入出射面
２１ｂ 入出射面（第１面）
２１ｔ、２３ｔ 全反射面
３１ 入射面
３２ 出射面（第２面）
５１、５２ 投影レンズ

Claims (14)

  1. 照明光を画像表示面で画像信号に応じて変調して投影光を生成する複数のデジタル・マイクロミラー・デバイスに向けて照明光を出射するとともに複数の前記デジタル・マイクロミラー・デバイスにより生成された投影光を透過させて射出する光学ユニットにおいて、
    照明光を反射する照明光反射面を有する反射部材と、
    複数の第１プリズムにより形成され、前記照明光反射面で反射した照明光を最も射出側の前記第１プリズムに形成された第１面から入射するとともに投影光を前記第１面から出射するプリズムユニットと、
    を備え、前記反射部材は前記第１面に近接するとともに前記第１面よりも投影光の出射方向に突出して配置され、
    前記照明光反射面に入射する照明光の入射光の光軸と投影光の前記第１面上の光軸とは同一の平面である光軸平面上に配され、
    前記第１面の外向きの第１法線ベクトルを前記光軸平面に投影したときに投影光の光軸に対して前記入射光の光軸と同じ側に配されて前記第１法線ベクトルを前記光軸平面に投影した第１成分ベクトルは、前記第１面から離れるに従って、前記第１面から出射した投影光の光軸から離れる方向に向かうことを特徴とする光学ユニット。
  2. 少なくとも一の前記第１プリズムはダイクロイックコート面を有し、前記プリズムユニットは、照明光の色分解と投影光の色合成とを行うことを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
  3. 前記第１面を有する前記第１プリズムの前記第１面に対向する対向面の内向きの第２法線ベクトルを前記光軸平面に投影したときに投影光の光軸に対して前記入射光の光軸と同じ側に配されて前記第２法線ベクトルを前記光軸平面に投影した第２成分ベクトルは、前記対向面から離れるに従って、前記第１面から出射した投影光の光軸から離れる方向に向かうことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学ユニット。
  4. 前記照明光反射面は投影光の光束の外側に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学ユニット。
  5. 前記反射部材は内部全反射プリズムから成り、前記照明光反射面は前記内部全反射プリズムの全反射面により形成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学ユニット。
  6. 前記反射部材はミラー部材から成り、前記照明光反射面は前記ミラー部材のミラー面により形成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学ユニット。
  7. 法線方向に投影光の光軸が配されるとともに投影光が射出される第２面を有して前記第１面の投影光の出射方向側に配される射出側光学部材を備え、
    前記照明光反射面上における照明光の光束の前記プリズムユニット側の端部は、前記第２面に対して前記プリズムユニットと同じ側に配置され、
    前記照明光反射面と前記第２面との交線は、前記第２面上の投影光の光束よりも外側に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光学ユニット。
  8. 前記射出側光学部材は、前記第１面に対向する入射面から投影光を入射して前記第２面から投影光を射出する第２プリズムであることを特徴とする請求項７に記載の光学ユニット。
  9. 前記デジタル・マイクロミラー・デバイスを取り付けるための取付部を複数備え、
    各前記取付部をそれぞれ各前記第１プリズムに対応して配置し、
    前記デジタル・マイクロミラー・デバイスは回動軸を中心に回動する複数のマイクロミラーの各面の傾きがＯＮ／ＯＦＦ制御されて照明光を強度変調することにより画像を形成することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の光学ユニット。
  10. 各前記マイクロミラーは互いに直交する前記回動軸を二本有し、
    各前記マイクロミラーの駆動は二本の前記回動軸に関して行われ、
    前記第１面から出射された投影光の光軸を含むとともに、一の前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの長手方向中央を通って短手方向に平行な平面は前記照明光反射面に直交することを特徴とする請求項９に記載の光学ユニット。
  11. 各前記デジタル・マイクロミラー・デバイスと各前記第１プリズムとの間にはそれぞれ第３プリズムが配置され、
    前記第３プリズムは、前記デジタル・マイクロミラー・デバイスのＯＮ状態の前記マイクロミラーで反射されたＯＮ光である投影光を透過するとともに前記デジタル・マイクロミラー・デバイスのＯＦＦ状態の前記マイクロミラーで反射されたＯＦＦ光である不要光を反射するＯＦＦ光反射面を有することを特徴とする請求項１０に記載の光学ユニット。
  12. 以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の光学ユニット。
    θOFF＞ｓｉｎ-1（１／ｎ）＞θON・・・（１）
    ただし、
    θON：前記ＯＦＦ光反射面への入射角度が最も大きいＯＮ光の光線の前記ＯＦＦ光反射面への入射角度、
    θOFF：前記ＯＦＦ光反射面への入射角度が最も小さいＯＦＦ光の光線の前記ＯＦＦ光反射面への入射角度、
    ｎ：前記第３プリズムの屈折率、
    である。
  13. 請求項９〜請求項１２のいずれかに記載の光学ユニットと、光源と、前記光学ユニットの前記反射部材に向けて照明光を出射する照明光学系と、前記取付部に取り付けられた前記デジタル・マイクロミラー・デバイスに表示された画像をスクリーンに拡大投影する投影光学系とを備えたことを特徴とするプロジェクター。
  14. 前記投影光学系は前記光学ユニットの前記第１面に対向して配置されるとともに、
    前記反射部材は前記第１面から出射される投影光の光軸よりも下方に配置され、
    前記投影光学系は上下方向に移動できることを特徴とする請求項１３に記載のプロジェクター。
JP2017131249A 2017-07-04 2017-07-04 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター Active JP6805981B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017131249A JP6805981B2 (ja) 2017-07-04 2017-07-04 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター
CN201810716321.XA CN109212877B (zh) 2017-07-04 2018-07-03 光学单元以及具备该光学单元的投影仪
US16/026,384 US10324362B2 (en) 2017-07-04 2018-07-03 Optical unit and projector therewith
CN202111150718.5A CN113960869B (zh) 2017-07-04 2018-07-03 光学单元以及具备该光学单元的投影仪
US16/403,001 US10775684B2 (en) 2017-07-04 2019-05-03 Optical unit and projector therewith

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017131249A JP6805981B2 (ja) 2017-07-04 2017-07-04 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020198191A Division JP7196897B2 (ja) 2020-11-30 2020-11-30 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019015789A JP2019015789A (ja) 2019-01-31
JP6805981B2 true JP6805981B2 (ja) 2020-12-23

Family

ID=64902685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017131249A Active JP6805981B2 (ja) 2017-07-04 2017-07-04 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10324362B2 (ja)
JP (1) JP6805981B2 (ja)
CN (2) CN113960869B (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6738746B2 (ja) * 2017-01-30 2020-08-12 株式会社日立エルジーデータストレージ 映像投影装置
JP6974252B2 (ja) * 2018-05-15 2021-12-01 京セラ株式会社 電磁波検出装置および情報取得システム
TWI798391B (zh) * 2019-03-20 2023-04-11 揚明光學股份有限公司 光路調整機構及其製造方法
JP2021067872A (ja) * 2019-10-25 2021-04-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置及び投写型映像表示装置
WO2024019082A1 (ja) * 2022-07-22 2024-01-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 映像生成部及び投写型映像表示装置
CN117706851A (zh) * 2024-02-06 2024-03-15 长春理工大学 一种双内全反射棱镜分光的双光路共口径投影光学引擎

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2277656C (en) * 1999-07-19 2010-04-27 Imax Corporation Image projection system
JP2002350775A (ja) * 2001-05-30 2002-12-04 Fuji Photo Optical Co Ltd プロジェクタ装置
JP2005043739A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Olympus Corp プロジェクタ
JP2006047552A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Konica Minolta Opto Inc 画像投影装置
JP2007025287A (ja) 2005-07-15 2007-02-01 Ricoh Co Ltd プロジェクタ装置及びｄｍｄ素子
JP2007322811A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Hitachi Ltd 投写光学ユニット及びそれを用いた投写型映像表示装置
JP2008209811A (ja) * 2007-02-28 2008-09-11 Hitachi Ltd 表示装置及び投写型照明装置
US20090190101A1 (en) * 2008-01-28 2009-07-30 International Business Machines Corporation Double-Reverse Total-Internal-Reflection-Prism Optical Engine
CN102239445A (zh) * 2008-12-05 2011-11-09 三洋电机株式会社 照明装置及投射型影像显示装置
WO2011030436A1 (ja) * 2009-09-11 2011-03-17 コニカミノルタオプト株式会社 画像投影装置
US8696133B2 (en) * 2009-09-11 2014-04-15 Konica Minolta Opto, Inc. Projection optical system and image projecting device
CN103189793B (zh) * 2010-11-02 2015-04-01 富士胶片株式会社 投影仪设备
WO2014064743A1 (ja) * 2012-10-22 2014-05-01 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 プロジェクタ
JP6162418B2 (ja) * 2013-02-07 2017-07-12 株式会社小糸製作所 灯具ユニットおよび投影レンズ
US9885944B2 (en) * 2013-05-30 2018-02-06 Konica Minolta, Inc. Image display element holding mechanism, prism unit, and projector
JP6233419B2 (ja) * 2013-11-05 2017-11-22 コニカミノルタ株式会社 ３板式光学システム及びプロジェクター
TWI498665B (zh) * 2014-01-27 2015-09-01 Delta Electronics Inc 時間多工多視角投影裝置
JP6658543B2 (ja) * 2014-12-18 2020-03-04 コニカミノルタ株式会社 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター
TW201627744A (zh) * 2015-01-23 2016-08-01 佳世達科技股份有限公司 投影機
JP6669158B2 (ja) * 2015-03-04 2020-03-18 コニカミノルタ株式会社 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター
CN105759548A (zh) * 2016-04-15 2016-07-13 苏州佳世达光电有限公司 投影机

Also Published As

Publication number Publication date
US20190258145A1 (en) 2019-08-22
JP2019015789A (ja) 2019-01-31
US20190011813A1 (en) 2019-01-10
CN113960869A (zh) 2022-01-21
CN113960869B (zh) 2024-02-23
US10324362B2 (en) 2019-06-18
CN109212877B (zh) 2021-10-26
US10775684B2 (en) 2020-09-15
CN109212877A (zh) 2019-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6805981B2 (ja) 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター
CN103631076B (zh) 用于减少所投影图像中的斑点的装置及方法
US10419730B2 (en) Image projection optical unit and projector
JP6424898B2 (ja) 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター
JP6424899B2 (ja) 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター
JP2006065202A (ja) 投写型画像表示装置
JP4017167B2 (ja) 投映表示装置
WO2017130924A1 (ja) 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター
JP2017032964A (ja) 光学系およびそれを用いた画像表示装置
JP6658543B2 (ja) 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター
JP7196897B2 (ja) 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター
JP6669158B2 (ja) 光学ユニット及びそれを備えたプロジェクター
JP2001166118A (ja) プリズム、投写光学系及び投写型表示装置
JP4670802B2 (ja) プロジェクタ
JP2013257374A (ja) 投写型画像表示装置
JP2012252102A (ja) 投写型表示装置
KR20080053792A (ko) 레이저 광원을 이용하는 프로젝터
JP2010243779A (ja) プロジェクター
JP2004279498A (ja) 画像投影装置
JP2009047953A (ja) 画像表示プロジェクタ
JP2006126385A (ja) 画像投影装置及びプリズムユニット
JP2016200621A (ja) プロジェクター
JP2002365618A (ja) 液晶ライトバルブおよび液晶プロジェクタ
JP2006106213A (ja) 光学変調装置およびプロジェクタ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201117

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6805981

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150