JP2021060584A - Optical unit and projector provided therewith - Google Patents
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Abstract
【課題】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の提供。【解決手段】照明光L1を照明光反射面12で反射する内部全反射プリズムP1と、複数のプリズムP21、P22、P23により形成され、照明光反射面12で反射した照明光L1を入出射面21bから入射するとともにON光L2(投影光)を入出射面21bから出射する色分解合成プリズムユニットP2と、を備え、内部全反射プリズムP1は、入出射面21bに近接するとともに入出射面21bよりもON光L2の出射方向に突出して配置され、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上に配され、入出射面21bは、入射光L11と所定の関係を満たす。【選択図】図6PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical unit capable of improving usability while preventing a decrease in the amount of projected light. An internal total reflection prism P1 that reflects illumination light L1 on an illumination light reflecting surface 12 and an illumination light L1 formed by a plurality of prisms P21, P22, and P23 and reflected by the illumination light reflecting surface 12 are input and output surfaces. The internal total reflection prism P1 is provided with a color separation synthesis prism unit P2 that is incident from 21b and emits ON light L2 (projected light) from the input / output surface 21b, and the internal total reflection prism P1 is close to the input / output surface 21b and is close to the input / output surface 21b. The optical axis AX1 of the incident light L11 of the illumination light L1 incident on the illumination light reflecting surface 12 and the optical axis AX2 on the inlet / output surface 21b of the ON light L2 are the same. The entrance / exit surface 21b is arranged on the optical axis plane, which is the plane of the light, and satisfies a predetermined relationship with the incident light L11. [Selection diagram] Fig. 6
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。 The present invention relates to an optical unit in which illumination light is incident and the projected light reflected by the digital micromirror device is emitted, and a projector including the same.
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。
A projector equipped with a conventional optical unit is disclosed in
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。 A digital micromirror device is a reflective image display element having a rectangular shape in a plan view, and has an image display surface composed of a plurality of minute micromirrors. The digital micromirror device generates projected light by controlling the tilt of the surface of each micromirror ON / OFF and modulation the intensity of the illumination light to form an image. Each micromirror rotates about one rotation axis of the digital micromirror device, and the tilt angle of the micromirror in the ON state and the tilt angle of the micromirror in the OFF state are different.
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。 The total reflection type light separation prism consists of two prisms, one prism has an injection surface, the other prism has an incident surface and a total reflection surface, and a protruding portion protruding in the emission direction with respect to the emission surface. Have. A part of the total reflection surface is provided on the protruding portion, and the white illumination light incident on the total reflection type light separation prism from the incident surface is totally reflected toward the cross dichroic prism. The ejection surface is arranged to face the projection lens and emits the projected light generated by the digital micromirror device toward the projection lens.
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。 The cross dichroic prism has two dichroic coated surfaces that are orthogonal to each other, and the white illumination light totally reflected by the total reflection surface of the total reflection type light separation prism is decomposed into a red component, a green component, and a blue component for each digital. Lead to each micromirror device. In addition, the cross dichroic prism color-synthesizes the red, green, and blue ON light (projected light) reflected by the ON state micromirror of each digital micromirror device, and the color-synthesized ON light is totally reflected light separation. It emits toward the prism. The surface of the cross dichroic prism on the most emitting surface side is parallel to the emitting surface and perpendicular to the optical axis of the color-synthesized ON light.
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。 In the projector having the above configuration, the white illumination light emitted from the light source and incident on the total reflection type light separation prism is totally reflected by the total reflection surface of the total reflection type light separation prism and then emitted from the total reflection type light separation prism. It is incident on the cross dichroic prism. The illumination light incident on the cross-dichroic prism is color-separated and emitted toward a digital micromirror device in which the red component, the green component, and the blue component of the illumination light are different from each other.
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。 Then, the red, green, and blue ON lights reflected by the ON state micromirrors of each digital micromirror device are incident on the cross dichroic prism, color-synthesized, and emitted toward the total reflection type optical separation prism. .. The color-synthesized ON light is transmitted from the total reflection surface of the total reflection type light separation prism, then emitted from the emission surface, and is transmitted through the projection lens. As a result, a color image is projected.
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。 Generally, in a projector, the projection position of a projected image is changed by moving the projection lens in the vertical direction or the horizontal direction. That is, in the projector, the projection lens is shifted up and down and left and right. However, according to the conventional optical unit, the total reflection type optical separation prism has a protruding portion protruding in the emission direction, and the projection lens is arranged in the vicinity of the side of the protruding portion. Therefore, the movement of the projection lens in the left-right direction is restricted, and the amount of left-right shift of the projection lens (distance that can be moved in the left-right direction) becomes small. Further, when the protruding portion of the total reflection type optical separation prism is arranged near the lower part of the projection lens, the vertical movement of the projection lens is restricted and the vertical shift amount of the projection lens (distance that can be moved in the vertical direction). ) Becomes smaller. Therefore, there is a problem that the usability of the optical unit and the projector is lowered.
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。 On the other hand, when the protruding portion (total reflection surface) of the total reflection type optical separation prism is moved along the most emitting side surface of the cross dichroic prism in the direction away from the projection lens, the amount of left / right shift and the amount of vertical shift of the projection lens are increased. It can be made larger. However, in this case, among the luminous flux of the illumination light directed to the total reflection type light separation prism, the light beam on the cross dichroic prism side may not be incident on the incident surface. At this time, if the angle of incidence of the illumination light on the incident surface is changed in order to make the light beam of the illumination light on the cross dichroic prism side incident on the incident surface, some of the illumination light is transmitted on the total reflection surface without being totally reflected. As a result, the amount of illumination light totally reflected by the total reflection surface of the total reflection type light separation prism is reduced, and the amount of illumination light incident on the digital micromirror device is reduced, so that the amount of projected light is reduced. There was a problem.
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。 An object of the present invention is to provide an optical unit capable of improving usability while preventing a decrease in the amount of projected light, and a projector provided with the optical unit.
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。
In order to achieve the above object, the present invention emits illumination light toward a plurality of digital micromirror devices that generate projected light by modulating the illumination light on an image display surface according to an image signal, and at the same time, a plurality of illumination lights. In an optical unit that transmits and emits projected light generated by the digital micromirror device.
A reflective member having an illumination light reflecting surface that reflects illumination light,
A prism formed by a plurality of first prisms, in which the illumination light reflected by the illumination light reflecting surface is incident from the first surface formed on the first prism on the most emitting side, and the projected light is emitted from the first surface. With the unit
The reflective member is arranged so as to be close to the first surface and project from the first surface in the emission direction of the projected light.
The optical axis of the incident light of the illumination light incident on the illumination light reflecting surface and the optical axis of the projected light on the first surface are arranged on an optical axis plane which is the same plane.
When the outward first normal vector of the first surface is projected onto the optical axis plane, the first normal vector is arranged on the same side as the optical axis of the incident light with respect to the optical axis of the projected light. The first component vector projected onto the optical axis plane is characterized in that as it moves away from the first plane, it goes away from the optical axis of the projected light emitted from the first plane.
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。 Further, in the present invention, in the optical unit having the above configuration, it is preferable that at least one of the first prisms has a dichroic coated surface, and the prism unit performs color separation of illumination light and color synthesis of projected light.
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。 Further, in the optical unit having the above configuration, when the inward second normal vector of the facing surface facing the first surface of the first prism having the first surface is projected onto the optical axis plane. The second component vector, which is arranged on the same side as the optical axis of the incident light with respect to the optical axis of the projected light and projects the second normal vector onto the optical axis plane, becomes said as the distance from the facing surface increases. It is preferable that the projected light emitted from the first surface is directed away from the optical axis.
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。 Further, in the present invention, in the optical unit having the above configuration, it is preferable that the illumination light reflecting surface is arranged outside the light flux of the projected light.
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。 Further, in the optical unit having the above configuration, it is preferable that the reflecting member is formed of an internal total internal reflection prism and the illumination light reflection surface is formed of the total internal reflection surface of the internal total reflection prism.
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。 Further, in the present invention, in the optical unit having the above configuration, it is preferable that the reflecting member is made of a mirror member and the illumination light reflecting surface is formed of the mirror surface of the mirror member.
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。 Further, in the present invention, in the optical unit having the above configuration, the optical axis of the projected light is arranged in the normal direction and the second surface on which the projected light is emitted is provided, and the projected light emission direction side of the first surface is provided. The end portion of the light beam of the illumination light on the illumination light reflecting surface on the prism unit side is arranged on the same side as the prism unit with respect to the second surface. The intersection of the illumination light reflecting surface and the second surface is preferably arranged outside the light beam of the projected light on the second surface.
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。 Further, in the optical unit having the above configuration, the emission side optical member is a second prism that injects projected light from an incident surface facing the first surface and emits projected light from the second surface. Is preferable.
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。 Further, in the present invention, in the optical unit having the above configuration, a plurality of mounting portions for mounting the digital micromirror device are provided, and the mounting portions are arranged corresponding to the first prisms, respectively, and the digital micromirror device is mounted. It is preferable that the micromirror device forms an image by controlling the inclination of each surface of a plurality of micromirrors rotating about a rotation axis to ON / OFF and intensifying the illumination light.
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。 Further, in the optical unit having the above configuration, each of the micromirrors has two rotation axes orthogonal to each other, and each of the micromirrors is driven with respect to the two rotation axes, and the projected light is projected. It is preferable that a plane including the optical axis on the first surface of the digital micromirror device and parallel to the lateral center of the digital micromirror device in the longitudinal direction is orthogonal to the illumination light reflecting surface.
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。 Further, according to the present invention, in the optical unit having the above configuration, a third prism is arranged between each of the digital micromirror devices and each of the first prisms, and the third prism is the digital micromirror. The projected light, which is the ON light reflected by the micromirror in the ON state of the device, is transmitted, and the unnecessary light, which is the OFF light reflected by the micromirror in the OFF state of the digital micromirror device, is reflected. It is preferable to have an OFF light reflecting surface.
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。
Further, in the present invention, it is preferable that the optical unit having the above configuration satisfies the following conditional expression (1).
θ OFF > sin -1 (1 / n)> θ ON ... (1)
However,
θ ON : The angle of incidence of the ON light ray having the largest incident angle on the OFF light reflecting surface on the OFF light reflecting surface,
θ OFF : The angle of incidence of the OFF light ray having the smallest incident angle on the OFF light reflecting surface on the OFF light reflecting surface,
n: Refractive index of the third prism,
Is.
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。 Further, the projector of the present invention is displayed on an optical unit having the above configuration, a light source, an illumination optical system that emits illumination light toward the reflection member, and the digital micromirror device attached to the attachment portion. It is characterized by having a projection optical system that magnifies and projects the image on the screen.
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。 Further, according to the present invention, in the projector having the above configuration, the projection optical system is arranged so as to face the first surface of the optical unit, and the reflection member is from the optical axis of the projected light emitted from the first surface. Is also arranged below, and it is preferable that the projection optical system can move in the vertical direction.
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。 According to the optical unit of the present invention, the optical axis of the incident light of the illumination light incident on the illumination light reflecting surface and the optical axis on the first surface of the projected light are arranged on the optical axis plane which is the same plane, and the first When the outward first normal vector of one surface is projected on the optical axis plane, the first normal vector is arranged on the same side as the optical axis of the incident light of the illumination light with respect to the optical axis of the projected light. The first component vector projected onto the axis plane tends to move away from the optical axis of the projected light emitted from the first plane as the distance from the first plane increases. As a result, while preventing a decrease in the amount of illumination light totally reflected by the illumination light reflecting surface, the optical axis of the projected light emitted from the first surface and near the first surface and the optical axis of the projected light of the reflecting member. The distance in the direction perpendicular to can be increased. Therefore, when the projection optical system is arranged so as to face the first surface of the optical unit, the amount of shift in the direction of the projection optical system toward the reflective member can be increased. Therefore, it is possible to improve the usability of the optical unit and the projector while preventing a decrease in the amount of projected light.
<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。
<First Embodiment>
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a projector including the optical unit of the first embodiment. The 3-chip type (three-plate type) projector PJ includes a
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。
The
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。 FIG. 2 shows a perspective view of the optical unit PU. In FIG. 2, the X direction indicates the thickness direction of the color separation synthesis prism unit P2. The Z direction indicates the optical axis AX2 direction of the projected light reflected by the digital micromirror device DP2. The Y direction indicates a direction perpendicular to the X direction and the Z direction. The optical unit PU includes one internal total internal reflection prism P1 (reflection member), one color separation synthesis prism unit P2 (prism unit), one projection side prism P3 (second prism), and three OFF lights. It has a separation prism P4 (third prism). The color separation synthesis prism P2 includes a prism P21 (first prism), a prism P22 (first prism), and a prism P23 (first prism).
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。 For example, glass can be used as the material of the internal total reflection prism P1, the prisms P21 to P23 of the color separation synthesis prism unit P2, the projection side prism P3, and the OFF light separation prism P4. In the present embodiment, the internal total reflection prism P1, the prisms P21, P22, P23, the projection side prism P3, and the OFF light separation prism P4 are formed of glass having the same refractive index.
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。 The optical unit PU is supported in the projector PJ by a support member (not shown). The support member is arranged in contact with the upper and lower surfaces of the optical unit PU in FIG. 2, and sandwiches the optical unit PU. Further, the optical unit PU has three mounting portions (not shown) for mounting the digital micromirror devices DP1, DP2, and DP3 having a substantially rectangular plan view. The mounting portion is composed of, for example, a metal frame member, and is provided corresponding to the prisms P21, P22, and P23.
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。 As will be described later, the optical unit PU incidents the illumination light L1 from the internal total reflection prism P1 and projects the projected light (ON light L2 described later) reflected by the digital micromirror devices DP1, DP2, and DP3 into the projection optical system LN. Eject toward. In the following description, the digital micromirror devices DP1 to DP3 may be collectively referred to as the "digital micromirror device DP". The details of the optical unit PU and the digital micromirror device DP will be described later.
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。
The projection optical system LN has
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。 3 to 6 show an exploded perspective view, a top view, a side view, and a side sectional view of the optical unit PU, respectively. Note that FIG. 6 shows a cross-sectional view including the optical axis AX2 of the ON light L2 (projected light) that has passed through the digital micromirror device DP2 and is reflected by the digital micromirror device DP2. The optical axis AX2 of the ON light L2 reflected by the digital micromirror device DP2 coincides with the normal passing through the center of the digital micromirror device DP2. Further, the optical axis AX1 of the illumination light L1 coincides with the optical path of the light beam of the illumination light L1 incident on the center of the digital micromirror device DP.
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。 The color separation synthesis prism unit P2 is arranged between the digital micromirror device DP2 and the internal total reflection prism P1. A wedge-shaped projection side prism P3 is arranged on the projection side (injection side) of the color separation synthesis prism unit P2.
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。 Further, between the digital micromirror device DP1 and the color separation synthesis prism unit P2, between the digital micromirror device DP2 and the color separation synthesis prism unit P2, and between the digital micromirror device DP3 and the color separation synthesis prism unit P2. An OFF optical separation prism P4 is arranged between the prism unit P2 and the prism unit P2. That is, the OFF optical separation prism P4 is provided corresponding to each digital micromirror device DP.
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。 Further, a cover glass CG (see FIG. 6) is provided between the digital micromirror device DP and the OFF optical separation prism P4. Note that the cover glass CG is not shown in FIGS. 2 to 5.
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。 FIG. 7 is a perspective view showing a reference state, an ON state, and an OFF state of the micromirror MR of the digital micromirror device DP. FIG. 8 is a perspective view for explaining the operation of the digital micromirror device DP. The digital micromirror device DP has a plurality of minute micromirror MRs arranged in a matrix and having a substantially square plane view. The micromirror MR is mounted on the substrate SB, and the substrate SB is housed in a substantially rectangular housing (not shown).
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。 The reference state of the micromirror MR is indicated by the reference plane MS1, the ON state of the micromirror MR is indicated by the reflection surface MS2, and the OFF state of the micromirror MR is indicated by the reflection surface MS3. The micromirror MR can rotate with respect to the second axis ax2 orthogonal to the first axis ax1 after being tilted with respect to the first axis ax1 from the reference state. As a result, in the digital micromirror device DP, each pixel reflection surface MS is ON / OFF controlled on the image display surface DS composed of a plurality of pixel reflection surface MSs, and the micromirror MR is in the image display state (ON state). It takes two angular states, an image non-display state (OFF state) and an image non-display state (OFF state). That is, the digital micromirror device DP drives the micromirror MR with respect to two orthogonal axes, and the micromirror MR can take a reference state, an ON state, and an OFF state. As a result, the digital micromirror device DP constitutes a reflective image display element that intensity-modulates the illumination light L1 to generate a desired image. That is, the digital micromirror device DP intensity-modulates the illumination light L1 to generate the projected light.
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。 Since the drive of each micromirror MR is performed on two orthogonal axes (first axis ax1 and second axis ax2), the pixel reflection surface MS of the micromirror MR is inclined in different planes. In the digital micromirror device DP2 of the present embodiment, the tilted state in the YZ plane is the ON state, and the tilted state in the XZ plane is the OFF state. In the normally assumed ON / OFF control, when the pixel reflecting surface MS is in the ON state, the illumination light L1 incident on the micromirror MR is in the normal direction of the image display surface DS (normal of the digital micromirror device DP). It is reflected by the light and becomes ON light L2 (projected light). Further, when the pixel reflecting surface MS is in the OFF state, the illumination light L1 incident on the micromirror MR is reflected at a large angle from the normal direction of the image display surface DS, and becomes OFF light L3 (unnecessary light).
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。 Therefore, as shown in FIG. 9, in the vicinity of the digital micromirror device DP2, each micromirror MR has the optical axis AX3 of the OFF light L3 as the optical axis AX2 of the ON light L2 and the optical axis AX1 of the illumination light L1. The OFF light L3 is reflected in a direction away from the optical axis plane AP including. Further, the normal of the image display surface DS (normal of the digital micromirror device DP) is parallel to the optical axis AX2 of the ON light L2 (projected light) in the vicinity of the digital micromirror device DP2. Similarly to the digital micromirror device DP2, each micromirror MR is turned off in the vicinity of the digital micromirror devices DP1 and DP3 in a direction away from the plane (not shown) including the optical axes AX1 and AX2. Reflects light L3.
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。 In the present embodiment, the angle β formed by the normal of the micromirror MR in the ON state and the normal of the digital micromirror device DP is 17 °, and the normal of the micromirror MR in the OFF state and the digital micromirror MR. The angle γ formed by the normal of the micromirror device DP is 17 °. Therefore, the angle formed by the optical axis AX1 of the incident light (illumination light L1) of the digital micromirror device DP and the normal line of the digital micromirror device DP is 34 °.
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。 As described above, on the image display surface DS of the digital micromirror device DP, a two-dimensional image is formed by the intensity modulation of the illumination light L1. The digital micromirror device DP expresses ON / OFF by driving the micromirror MR with respect to two orthogonal axes as described above.
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。
Returning to FIGS. 2 to 6, the internal total reflection prism P1, the color separation synthesis prism unit P2, the projection side prism P3, and the OFF light separation prism P4 will be described. The internal total reflection prism P1 has an
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。
The illumination
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。
The
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。 The color separation synthesis prism unit P2 having prisms P21, P22, and P23 is a so-called Phillips type dichroic prism unit, and the prisms P21, P23, and P22 are arranged in this order from the internal total reflection prism P1 toward the digital micromirror device DP2. Will be done.
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。
The prisms P21, P22, and P23 have entrance /
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。
Further, in the color separation synthesis prism unit P2, the entrance /
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。
The optical axis AX1 of the incident light L11 of the illumination light L1 incident on the illumination
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。
Further, the prisms P21 and P23 have total reflection surfaces 21t and 23t, respectively, and have a dichroic coated surface DR and a dichroic coated surface DB, respectively. The
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。
As shown in FIG. 4, the dichroic coated surface DR and the
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。
Further, the inward second normal vector NV2 (see FIG. 4) of the dichroic coated surface DR (opposing surface) facing the entrance /
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。
Further, the inward third normal vector NV3 (see FIG. 4) of the dichroic coated surface DB is projected onto the optical axis plane AP, and the optical axis AX2 of the ON light L2 is on the same side as the optical axis AX1 of the incident light L11. The third component vector CV3 (see FIG. 6) arranged in the dichroic coated surface DB tends to move away from the optical axis AX2 of the ON light L2 emitted from the entrance /
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。 The dichroic coated surface DR reflects the red component of the illumination light L1 and transmits the green component and the blue component of the illumination light L1. The dichroic coated surface DB reflects the blue component of the illumination light L1 and transmits the green component of the illumination light L1. That is, the dichroic coated surface DR and the dichroic coated surface DB reflect the component of the illumination light L1 having a predetermined wavelength and transmit the component of the illumination light L1 other than the predetermined wavelength. As a result, the color separation synthesis prism unit P2 color-separates the illumination light L1 emitted from the internal total reflection prism P1 and emits the illumination light L1 to the digital micromirror device DP side, respectively.
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。
Further, the dichroic coated surface DR reflects the red ON light L2 and transmits the green and blue ON light L2. The dichroic coated surface DB reflects the blue ON light L2 and transmits the green ON light L2. That is, the dichroic coated surface DR and the dichroic coated surface DB reflect the ON light L2 having a predetermined wavelength and transmit the ON light L2 other than the predetermined wavelength. As a result, the color separation synthesis prism unit P2 color-synthesizes the red, green, and blue ON lights L2 emitted from the digital micromirror devices DP1, DP2, and DP3, respectively, and moves them to the emission side via the input /
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。 The prism P21 and the prism P23 may be interchanged and arranged. That is, the prism P23 may be arranged on the injection side of the prism P21. Further, instead of the so-called Philips type dichroic prism unit, the color separation synthesis prism unit P2 may be formed by the cross dichroic prism unit.
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。
The projection side prism P3 (injection side optical member) is arranged on the emission side (injection side) of the prism P21 of the color separation synthesis prism unit P2 and on the opposite side (upper side in FIG. 2) of the
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。
The
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。
The OFF optical separation prisms P4 are arranged close to and facing the entrance /
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。
The OFF
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。
Further, the light absorbing member PM is provided so as to face each of the OFF
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。
Further, between the internal total reflection prism P1 and the color separation synthesis prism unit P2, between the color separation synthesis prism unit P2 and the projection side prism P3, and between the color separation synthesis prism unit P2 and the OFF light separation prism P4. An air layer (air gap, not shown) is provided. Further, in the color separation synthesis prism unit P2, an air layer is provided between the prism P21 and the prism 23, and also between the prism P23 and the
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。 In the projector PJ having the above configuration, when white light is emitted from the light source 1 (see FIG. 1), it is condensed by the illumination optical system 2 (see FIG. 1) and the white illumination light L1 is emitted toward the optical unit PU. Will be done.
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。
The white illumination light L1 is totally reflected by the illumination
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。 The white illumination light L1 incident on the prism P21 of the color separation synthesis prism unit P2 is incident on the dichroic coated surface DR, and the red component of the illumination light L1 is reflected and the green component and the blue component are transmitted. The green component and blue component of the illumination light L1 transmitted through the dichroic coated surface DR are incident on the prism P23, the blue component is reflected by the dichroic coated surface DB, and the green component is transmitted through the dichroic coated surface DB and incident on the prism P22. ..
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。
The red component of the illumination light L1 reflected by the dichroic coat surface DR, the blue component of the illumination light L1 reflected by the dichroic coat surface DB, and the green component of the illumination light L1 transmitted through the dichroic coat surface DR and the DB are the entrance /
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。
The red, green, and blue ON lights L2 reflected by the ON-state micromirror MRs of the digital micromirror devices DP1 to DP3 are incident on the OFF light separation prism P4 from the inlet /
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。
The red ON light L2 is totally reflected by the
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。
The ON light L2 (projected light after color synthesis) emitted from the input /
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。
At this time, as shown in FIG. 6, the illumination
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。
Further, the end portion of the light beam of the illumination light L1 on the illumination
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。
Further, a plane that includes the optical axis AX2 of the ON light L2 emitted from the entrance /
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。
The ON light L2 incident on the projection optical system LN is projected onto the screen SC (see FIG. 1). As a result, the color image displayed on the digital micromirror device DP is projected on the screen SC. At this time, the
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。
Further, the
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。
At this time, as the first component vector CV1 moves away from the entrance /
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。
On the other hand, the OFF light L3 reflected by the micromirror MR in the OFF state of the digital micromirror devices DP1, DP2, and DP3 is totally reflected by the OFF
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。
At this time, the light absorbing member PM is provided away from the OFF
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。
The illumination light L1 (flat light) reflected by the micromirror MR transitioning from one of the ON state and the OFF state to the other is in the direction opposite to the incident light of the illumination light L1 with respect to the normal direction of the micromirror MR. Be reflected. The flat light and the reflected light of the illumination light L1 on the cover glass CG are also emitted from the OFF
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。
Here, in each OFF light separation prism P4, the incident angle θ ON of the light of the ON light L2 having the largest incident angle on the OFF
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。
θ OFF > sin -1 (1 / n)> θ ON ... (1)
However,
θ ON : The angle of incidence of the light rays of the ON light L2 having the largest incident angle on the OFF
θ OFF : The angle of incidence of the light rays of the OFF light L2, which has the smallest angle of incidence on the OFF
n: Refractive index of OFF optical separation prism P4,
Is.
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。
For example, when the refractive index n of the OFF light separation prism P4 is 1.5168, the incident angle θ ON is set to 36.5 ° and the incident angle θ OFF is set to 43.7 ° to satisfy the conditional equation (1). The OFF
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。 The vertical shift amount (shift amount in the Y direction) of the projection optical system LN was compared between the projector PJ using the optical unit PU of the present embodiment and the projector using the optical unit of the comparative example.
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。
FIG. 10 shows a side sectional view of the optical unit of the comparative example. For convenience of explanation, the same parts as those of the optical unit PU of this embodiment are designated by the same reference numerals. In the comparative example, the entrance /
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。 The vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ of the present embodiment was 26.6 mm, whereas the vertical shift amount of the projection optical system of the projector of the comparative example was 19.0 mm. Therefore, when the optical unit PU of the present embodiment is used, the vertical shift amount is 7.6 mm longer than that of the comparative example. Therefore, the vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ provided with the optical unit PU of the present embodiment can be made longer than in the case of the comparative example. In the present embodiment and the comparative example, the F number of the illumination light L1 was substantially the same, and the brightness of the projected image was also substantially the same.
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。
According to this embodiment, when the outward first normal vector NV1 of the entrance /
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。 Further, the prism P21 (first prism) and the prism P23 (first prism) have a dichroic coated surface DR and DB, respectively, and the color separation synthesis prism unit P2 (prism unit) is the color separation of the illumination light L1 and the ON light. Color synthesis of L2 (projected light) is performed. As a result, the white illumination light can be easily color-separated, and the projected light of each color can be easily color-synthesized.
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。
Further, when the inward second normal vector NV2 of the dichroic coated surface DR (opposing surface) facing the entrance /
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。
Further, the illumination
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。
Further, the illumination
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。
Further, the optical axis AX2 of the ON light L2 (projected light) is arranged in the normal direction, and the ON light L2 of the entrance /
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。 Further, a plurality of mounting portions for mounting the digital micromirror device DP are provided, and each mounting portion is arranged corresponding to the prisms P21, P22, and P23, respectively. The digital micromirror device DP forms an image by controlling the inclination of each surface of a plurality of micromirror MRs rotating about a rotation axis to be ON / OFF and intensity-modulating the illumination light L1. Thereby, the digital micromirror device DP can be easily attached to the optical unit PU, and the optical unit PU capable of emitting the projected light generated by the digital micromirror device DP can be easily realized.
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。
Each micromirror MR has two rotation axes orthogonal to each other, and each micromirror MR is driven with respect to the two rotation axes. Thereby, the brightness of the projected image can be improved. Then, the optical axis AX2 of the ON light L2 emitted from the entrance /
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。
Further, an OFF optical separation prism P4 (third prism) is arranged between the digital micromirror devices DP1, DP2, DP3 and the prisms P21, P22, P23, respectively. The OFF optical separation prism P4 transmits the ON light L2 (projected light) reflected by the ON state micromirror MR of the digital micromirror device DP, and also transmits the ON light L2 (projected light) of the digital micromirror device DP in the OFF state. It has an OFF
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。
Further, when the conditional expression (1) is satisfied, the OFF
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。
Further, the projector PJ includes an optical unit PU, a
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。
Further, the projection optical system LN is arranged so as to face the entrance /
<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。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. 11 to 14 show a perspective view, a top view, a side view, and a side sectional view of the optical unit PU of the second embodiment, respectively. For convenience of explanation, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 are designated by the same reference numerals. In the present embodiment, the configuration of the entrance /
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。
The entrance /
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。 The operation of the projector PJ provided with the optical unit PU having the above configuration is the same as that of the first embodiment.
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。
The vertical shift amount (shift amount in the Y direction) of the projection optical system LN was compared between the projector PJ using the optical unit PU of the present embodiment and the projector using the optical unit of the comparative example. In the comparative example, as in FIG. 10, the first component vector CV1 is parallel to the optical axis AX2 of the ON light L2 emitted from the entrance /
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。 The vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ using the optical unit PU of the present embodiment was 31.5 mm, whereas the vertical shift amount of the projection optical system of the projector using the optical unit of the comparative example was 31.5 mm. It was 27.6 mm. Therefore, when the optical unit PU of the present embodiment is used, the vertical shift amount is 3.9 mm longer than that of the comparative example. Therefore, the vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ provided with the optical unit PU of the present embodiment can be made longer than in the case of the comparative example. In the present embodiment and the comparative example, the F number of the illumination light L1 was substantially the same, and the brightness of the projected image was also substantially the same.
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。 The same effect as that of the first embodiment can be obtained in this embodiment as well.
<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。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. 15 to 18 show a perspective view, a top view, a side view, and a side sectional view of the optical unit PU of the third embodiment, respectively. For convenience of explanation, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 are designated by the same reference numerals. In the present embodiment, the configuration of the color separation synthesis prism unit P2 is different from that of the first embodiment. Other parts are the same as those in the first embodiment.
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。
The color separation synthesis prism unit P2 of the present embodiment is composed of prisms P21 and P22, and the prism P23 is omitted from the color separation synthesis prism unit P2 of the first embodiment. Also, the digital micromirror device DP3 corresponding to the prism P23 is omitted. The
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。
The operation of the projector PJ provided with the optical unit PU having the above configuration is the same as that of the first embodiment after the illumination light L1 is incident on the
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。
The vertical shift amount (shift amount in the Y direction) of the projection optical system LN was compared between the projector PJ using the optical unit PU of the present embodiment and the projector using the optical unit of the comparative example. In the comparative example, the entrance /
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。 The vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ using the optical unit PU of the present embodiment was 30.5 mm, whereas the vertical shift amount of the projection optical system of the projector using the optical unit of the comparative example was 30.5 mm. It was 19.0 mm. Therefore, when the optical unit PU of the present embodiment is used, the vertical shift amount is 11.5 mm longer than that of the comparative example. Therefore, the vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ provided with the optical unit PU of the present embodiment can be made longer than in the case of the comparative example. In the present embodiment and the comparative example, the F number of the illumination light L1 was substantially the same, and the brightness of the projected image was also substantially the same.
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。 The same effect as that of the first embodiment can be obtained in this embodiment as well. In addition, the number of expensive digital micromirror device DPs can be reduced as compared with the first embodiment.
<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。
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. 19 to 21 show a perspective view, a side view, and a side sectional view of the optical unit PU of the fourth embodiment. For convenience of explanation, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 are designated by the same reference numerals. In this embodiment, the configuration of the illumination
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。
The optical unit PU of the present embodiment includes a mirror member 80 (reflection member) having a
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。
In the projector PJ provided with the optical unit PU having the above configuration, the white illumination light L1 emitted from the illumination
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。
In the projector PJ using the optical unit PU of the present embodiment and the projector using the optical unit of the comparative example, the vertical shift amount (shift amount in the Y direction) of the projection optical system LN was compared. In the comparative example, the entrance /
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。 The vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ using the optical unit PU of the present embodiment was 30.4 mm, whereas the vertical shift amount of the projection optical system of the projector using the optical unit of the comparative example was 30.4 mm. It was 18.0 mm. Therefore, when the optical unit PU of the present embodiment is used, the vertical shift amount is 12.4 mm longer than that of the comparative example. Therefore, the vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ provided with the optical unit PU of the present embodiment can be made longer than in the case of the comparative example. In the present embodiment and the comparative example, the F number of the illumination light L1 was substantially the same, and the brightness of the projected image was also substantially the same.
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。
Even if the illumination
<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。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. 22 to 25 show a perspective view, a top view, a side view, and a side sectional view of the optical unit PU of the fifth embodiment, respectively. For convenience of explanation, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 are designated by the same reference numerals. In this embodiment, the configuration of the digital micromirror device DP is different from that in the first embodiment. Other parts are the same as those in the first embodiment.
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。
The
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。 FIG. 26 shows a perspective view of the micromirror MR in the ON state and the OFF state of the digital micromirror device DP of the present embodiment. The digital micromirror device DP of the present embodiment is the first embodiment in which the micromirror MR rotates with respect to two orthogonal axes at a point where the micromirror MR rotates with respect to one rotation axis RA. It is different from the Digital Micromirror Device DP. Others are the same as those of the digital micromirror device DP of the first embodiment.
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。 The angle β and the angle γ are each 12 °. As a result, the micromirror MR is turned on by -12 ° around the rotation axis RA from the reference state (the state in which the normal direction of the micromirror MR coincides with the Z direction), and is turned on by + 12 °. It moves and turns off. As a result, the digital micromirror device DP expresses ON / OFF by driving the micromirror MR with respect to the uniaxial rotation axis RA. Further, in the vicinity of the digital micromirror device DP, the optical axis AX1 of the illumination light L1, the optical axis AX2 of the ON light L2, and the optical axis AX3 of the OFF light L3 are arranged on the same plane.
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。
In the projector PJ provided with the optical unit PU having the above configuration, when the white illumination light L1 is emitted from the illumination
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。
At this time, a part of the ON light L2 emitted from the inlet /
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。
In the first embodiment and the fifth embodiment, the optical axis AX1 of the incident light of the digital micromirror device DP and the optical axis AX2 of the ON light L2 (reflected light) reflected by the micromirror MR in the ON state are formed. The angles θ (not shown) are 34 ° and 24 °, respectively. That is, the angle θ of the fifth embodiment is smaller than the angle θ of the first embodiment. Therefore, within the same distance D1 as in the first embodiment, the ON light L2 and the illumination light L1 cannot be completely separated, and unlike the first embodiment, the ON light L2 has an illumination
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。
On the other hand, the OFF light L3 (unnecessary light) reflected by the OFF state micromirror MR of the digital micromirror devices DP1, DP2, and DP3 is opposite to the
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。
The vertical shift amount (shift amount in the Y direction) of the projection optical system LN was compared between the projector PJ using the optical unit PU of the present embodiment and the projector using the optical unit of the comparative example. In the comparative example, the entrance /
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。 The vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ of the present embodiment was 38.2 mm, whereas the vertical shift amount of the projection optical system of the projector using the optical unit of the comparative example was 25.1 mm. .. Therefore, when the optical unit PU of the present embodiment is used, the vertical shift amount is 13.1 mm longer than that of the comparative example. Therefore, the vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ provided with the optical unit PU of the present embodiment can be made longer than in the case of the comparative example. In the present embodiment and the comparative example, the F number of the illumination light L1 was substantially the same, and the brightness of the projected image was also substantially the same.
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。 The same effect as that of the first embodiment can be obtained in this embodiment as well.
<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。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. 27 to 29 show a perspective view, a top view, and a side sectional view of the optical unit PU of the sixth embodiment, respectively. For convenience of explanation, the same parts as those in the fifth embodiment shown in FIGS. 22 to 26 are designated by the same reference numerals. In the present embodiment, the configuration of the color separation synthesis prism unit P2 is different from that in the fifth embodiment. Other parts are the same as those in the fifth embodiment.
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。
The color separation synthesis prism unit P2 of the present embodiment is composed of prisms P21 and P22, and the prism P23 is omitted from the color separation synthesis prism unit P2 of the fifth embodiment. Similar to the third embodiment, the color-separated illumination light L1 is guided by the digital micromirror devices DP1 and DP2, and the color-synthesized ON light L2 is emitted from the
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。
The vertical shift amount (shift amount in the Y direction) of the projection optical system LN was compared between the projector PJ using the optical unit PU of the present embodiment and the projector using the optical unit of the comparative example. In the comparative example, the entrance /
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。 The vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ using the optical unit PU of the present embodiment was 38.2 mm, whereas the vertical shift amount of the projection optical system of the projector using the optical unit of the comparative example was 38.2 mm. It was 25.1 mm. Therefore, when the optical unit PU of the present embodiment is used, the vertical shift amount is 13.1 mm longer than that of the comparative example. Therefore, the vertical shift amount of the projection optical system LN of the projector PJ provided with the optical unit PU of the present embodiment can be made longer than in the case of the comparative example. In the present embodiment and the comparative example, the F number of the illumination light L1 was substantially the same, and the brightness of the projected image was also substantially the same.
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。 The same effect as that of the first embodiment can be obtained in this embodiment as well.
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。 The present invention can be applied to an optical unit in which illumination light is incident and projected light reflected by a digital micromirror device is emitted, and a projector including the same.
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
PJ Projector LN Projection Optical System PU Optical Unit PM Light Absorbing Member DP, DP1, DP2, DP3 Digital Micromirror Device DS Image Display Surface MR Micro Mirror MS Pixel Reflection Surface CG Cover Glass P1 Internal Total Internal Reflection Prism (Reflective Member)
P2 color separation synthesis prism unit (prism unit)
P21-P23 prism (first prism)
P3 Projection side prism (second prism)
P4 OFF light separation prism (third prism)
L1 Illumination light L2 ON light (projected light)
L3 OFF light (unnecessary light)
AX optical axis AX1 optical axis of illumination light AX2 optical axis of projected light (ON light) AX3 optical axis of OFF light MS2 ON reflective surface MS3 OFF reflective surface SC screen DR, DB dichroic coated
21t, 23t Total
51, 52 projection lens
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出射する光学ユニットにおいて、
複数の第1プリズムにより形成され、投影光を最も出射側の前記第1プリズムに形成された第1面から出射するプリズムユニットと、
前記第1プリズムに近接して配される第2プリズムを備え、
前記第2プリズムには投影光が入射する第2A面と投影光軸と垂直に配され投影光が出射する第2B面が形成され、
前記第2プリズムは前記第2A面と前記第2B面は平行ではない楔形状であり、
前記第2プリズムの前記第2A面が前記第1プリズムの前記第1面に近接するとともに、前記第1面から投影光が出射する方向に突出して配され、
前記第1プリズムの第1面から出射した投影光は前記第2プリズムの前記第2A面に入射し、前記第2プリズムの第2B面から出射し、
前記第2プリズムには照明光が入射しないことを特徴としている。
また本発明は、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。
In order to achieve the above object, the present invention emits illumination light toward a plurality of digital micromirror devices that generate projected light by modulating the illumination light on an image display surface according to an image signal, and at the same time, a plurality of illumination lights. In an optical unit that transmits and emits projected light generated by the digital micromirror device.
A prism unit formed by a plurality of first prisms and emitting projected light from a first surface formed on the first prism on the most emitting side,
A second prism arranged close to the first prism is provided.
The second prism is formed with a second surface on which the projected light is incident and a second surface B which is arranged perpendicular to the projected optical axis and emits the projected light.
The second prism has a wedge shape in which the second A plane and the second B plane are not parallel to each other.
The second A surface of the second prism is close to the first surface of the first prism, and is arranged so as to project in the direction in which the projected light is emitted from the first surface.
The projected light emitted from the first surface of the first prism is incident on the second A surface of the second prism, and is emitted from the second B surface of the second prism.
The second prism is characterized in that no illumination light is incident on it.
Further, the present invention emits illumination light toward a plurality of digital micromirror devices that generate projected light by modulating the illumination light according to an image signal on an image display surface, and the plurality of digital micromirrors. In an optical unit that transmits and emits projected light generated by a device
A reflective member having an illumination light reflecting surface that reflects illumination light,
A prism formed by a plurality of first prisms, in which the illumination light reflected by the illumination light reflecting surface is incident from the first surface formed on the first prism on the most emitting side, and the projected light is emitted from the first surface. With the unit
The reflective member is arranged so as to be close to the first surface and project from the first surface in the emission direction of the projected light.
The optical axis of the incident light of the illumination light incident on the illumination light reflecting surface and the optical axis of the projected light on the first surface are arranged on an optical axis plane which is the same plane.
When the outward first normal vector of the first surface is projected onto the optical axis plane, the first normal vector is arranged on the same side as the optical axis of the incident light with respect to the optical axis of the projected light. The first component vector projected onto the optical axis plane is characterized in that as it moves away from the first plane, it goes away from the optical axis of the projected light emitted from the first plane.
Claims (14)
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。 Illumination light is emitted toward a plurality of digital micromirror devices that generate projected light by modulating the illumination light according to an image signal on an image display surface, and is generated by the plurality of digital micromirror devices. In an optical unit that transmits projected light and emits it
A reflective member having an illumination light reflecting surface that reflects illumination light,
A prism formed by a plurality of first prisms, in which the illumination light reflected by the illumination light reflecting surface is incident from the first surface formed on the first prism on the most emitting side, and the projected light is emitted from the first surface. With the unit
The reflective member is arranged so as to be close to the first surface and project from the first surface in the emission direction of the projected light.
The optical axis of the incident light of the illumination light incident on the illumination light reflecting surface and the optical axis of the projected light on the first surface are arranged on an optical axis plane which is the same plane.
When the outward first normal vector of the first surface is projected onto the optical axis plane, the first normal vector is arranged on the same side as the optical axis of the incident light with respect to the optical axis of the projected light. The first component vector projected onto the optical axis plane is an optical unit characterized in that as it moves away from the first plane, it goes away from the optical axis of the projected light emitted from the first plane.
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。 An emission side optical member having a second surface on which the optical axis of the projected light is arranged in the normal direction and the projected light is emitted and arranged on the emission direction side of the projected light on the first surface is provided.
The end portion of the luminous flux of the illumination light on the illumination light reflecting surface on the prism unit side is arranged on the same side as the prism unit with respect to the second surface.
The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the line of intersection between the illumination light reflecting surface and the second surface is arranged outside the luminous flux of the projected light on the second surface. Optical unit.
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。 A plurality of mounting parts for mounting the digital micromirror device are provided.
Each of the mounting portions is arranged corresponding to each of the first prisms.
The digital micromirror device is characterized in that the inclination of each surface of a plurality of micromirrors rotating about a rotation axis is controlled to be ON / OFF and an image is formed by intensity-modulating the illumination light. The optical unit according to any one of claims 1 to 8.
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。 Each of the micromirrors has two axes of rotation that are orthogonal to each other.
The drive of each of the micromirrors is carried out with respect to the two rotation axes.
A plane that includes the optical axis of the projected light emitted from the first surface, passes through the center of the longitudinal direction of one of the digital micromirror devices, and is parallel to the lateral direction is orthogonal to the illumination light reflecting surface. The optical unit according to claim 9.
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。 A third prism is arranged between each of the digital micromirror devices and each of the first prisms.
The third prism transmits the projected light, which is the ON light reflected by the micromirror in the ON state of the digital micromirror device, and is reflected by the micromirror in the OFF state of the digital micromirror device. The optical unit according to claim 10, further comprising an OFF light reflecting surface that reflects unnecessary light that is the OFF light.
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。 The optical unit according to claim 11, wherein the optical unit satisfies the following conditional expression (1).
θ OFF > sin -1 (1 / n)> θ ON ... (1)
However,
θ ON : The angle of incidence of the ON light ray having the largest incident angle on the OFF light reflecting surface on the OFF light reflecting surface,
θ OFF : The angle of incidence of the OFF light ray having the smallest incident angle on the OFF light reflecting surface on the OFF light reflecting surface,
n: Refractive index of the third prism,
Is.
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。 The projection optical system is arranged so as to face the first surface of the optical unit, and the projection optical system is arranged so as to face the first surface of the optical unit.
The reflecting member is arranged below the optical axis of the projected light emitted from the first surface.
The projector according to claim 13, wherein the projection optical system can move in the vertical direction.
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