JP2003149598A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反射型表示素子を用いた表示装置として、光源
系からの投射光を反射型表示素子の全ての画素に対して
略同じ強度で入射させ、前記反射型表示素子に輝度むら
の良好な画像を表示させることができるものを提供す
る。 【解決手段】反射型表示素子１に斜め方向から光を投射
する光源系を、光源１１と、前記光源１１からの出射光
を入射端面２１から入射させ、その光を均一な強度分布
の光として出射端面２２から出射する導光ロッドと、前
記導光ロッド２０から出射した光束を拡大して投射する
光源系レンズ２３とにより構成するとともに、前記導光
ロッド２０の出射端面２２の延長面２２ａと前記反射型
表示素子１の画素配列面の延長面Ｌａと、前記光源系レ
ンズ２３のレンズ光軸に垂直でレンズ主点を含む面の延
長面２３ａとを１つの線Ｐ上で交差させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

【０００３】図５は前記マイクロミラー素子を用いた従
来の表示装置の平面図であり、この表示装置は、マイク
ロミラー素子１と、前記マイクロミラー素子１に光を投
射する光源系１０と、前記マイクロミラー素子１からの
出射光を図示しないスクリーンに投影する投影系３０と
を備えている。

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

【０００５】図６は前記マイクロミラー素子１の原理図
であり、このマイクロミラー素子１は、光の入出射面で
ある前面と平行な基準面Ｌに対して一方の方向と他方の
方向とに傾き動作する複数のマイクロミラー２が前記基
準面Ｌに沿って行方向及び列方向に配列した長方形状ま
たは正方形状の表示エリアＡ（図５参照）を有してい
る。

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

【０００７】このマイクロミラー素子１は、前記基準Ｌ
面の法線に対して前記マイクロミラー２の一方の傾き方
向に傾いた入射方向から所定の角度範囲の入射角で前記
表示エリアＡに入射した光を、前記複数のマイクロミラ
ー２の傾き方向の切換えにより正面方向と斜め方向とに
反射して画像を表示するものであり、前記マイクロミラ
ー２を図６に実線で示した方向に傾き動作させると、前
記入射方向から入射した光が、その経路を図に実線で示
したように、前記マイクロミラー２によりマイクロミラ
ー素子１の正面方向に反射され、そのマイクロミラー２
に対応する画素の正面方向から見た表示が明表示にな
る。

【０００８】また、前記マイクロミラー２を図６に二点
鎖線で示した方向に傾き動作させると、前記入射方向か
ら入射した光が、その経路を図に破線で示したように、
前記マイクロミラー２によりマイクロミラー素子１の正
面方向に対して斜め方向に反射され、そのマイクロミラ
ー２に対応する画素の正面方向から見た表示が暗表示
（黒）になる。

【０００９】すなわち、このマイクロミラー素子１は、
前記複数のマイクロミラー２の傾き方向の切換えによ
り、これらのマイクロミラー２に対応する画素の正面方
向から見た表示の明るさを制御して画像を表示するもの
であり、前記明表示の明るさは、入射光を正面方向に反
射させる時間に応じて変化するため、前記マイクロミラ
ー２を図６に実線で示した方向に傾けておく時間を制御
することにより、階調のある画像を表示することができ
る。

【００１０】一方、前記光源系１０は、図５に示したよ
うに、光源１１と、前記光源１１の出射側に配置された
導光ロッド１４と、前記光源１１と導光ロッド１４との
間に配置されたカラーホィール１７と、前記導光ロッド
１４から出射した光束を拡大して投射する光源系レンズ
１９とからなっており、この光源系１０は、前記マイク
ロミラー素子１に前記入射方向（基準面Ｌの法線に対し
てマイクロミラー２の一方の傾き方向に傾いた方向）か
ら光を投射するように、その投射光路の軸線Ｏ _１を、前
記マイクロミラー素子１の基準面Ｌの法線に対して前記
マイクロミラー２の一方の傾き方向に所定角度傾けて、
前記マイクロミラー素子１の斜め前方に配置されてい
る。

【００１１】この光源系１０の光源１１は、高輝度の白
色光を出射する超高圧水銀灯等の光源ランプ１２と、こ
の光源ランプ１２からの出射光を前方に向けて集光反射
するリフレクタ１３とからなっている。

【００１２】また、前記カラーホィール１７は、前記光
源１１からの出射光（白色光）を、複数の色、例えば
赤、緑、青の３色に順次着色するために設けられてい
る。

【００１３】図７は前記カラーホィール１７の正面図で
あり、このカラーホィール１７は、赤、緑、青の３色の
カラーフィルタ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂを周方向に並べ
て設けた円板状の回転板からなっている。

【００１４】このカラーホィール１７は、図５に示した
ように、その回転中心を前記マイクロミラー素子１への
投射光路の側方にずらすとともに、前記カラーフィルタ
１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂが設けられた部分を前記導光ロ
ッド１４の入射端面１５に近接させて配置されている。

【００１５】また、前記導光ロッド１４は、前記マイク
ロミラー素子１の表示エリアＡの形状（長方形状または
正方形状）と相似な断面形状を有する角棒状の透明ロッ
ドであり、その一端面が入射端面１５とされ、他端面が
出射端面１６とされている。

【００１６】この導光ロッド１４は、前記光源１１の出
射側に、その入射端面１５を前記光源１１に対向させる
とともに、中心軸線を前記投射光路の軸線Ｏ_１に略一致
させて配置されている。

【００１７】この導光ロッド１４は、前記光源１１から
の出射光を均一な強度分布の光束とするために設けられ
ており、前記光源１１から前記リフレクタ１３により集
光反射されて出射し、前記カラーホィール１７により
赤、緑、青のいずれかの色に着色した光を、前記入射端
面２１から入射させ、その光を、図５に矢線で示したよ
うに導光ロッド１４の各側面と外気である空気層との界
面で全反射させながら導光ロッド１４内をその長さ方向
に導いて、均一な強度分布の光束として前記出射端面１
６から出射する。

【００１８】また、前記光源系レンズ１９は、前記導光
ロッド１４の出射側に、レンズ中心を前記投射光路の軸
線Ｏ_１に略一致させるとともに、レンズ光軸に垂直でレ
ンズ主点を含む面を前記投射光路の軸線Ｏ_１に対してほ
ぼ垂直にして配置されている。なお、図５では便宜上、
前記光源系レンズ１９を１枚の凸レンズとしているが、
この光源系レンズ１９は、複数枚のレンズからなってい
る。

【００１９】この光源系レンズ１９は、前記導光ロッド
１４の出射端面１６から出射した光束を拡大して投射
し、その光束を前記マイクロミラー素子１に前記入射方
向から入射させる。

【００２０】図８は、従来の表示装置におけるマイクロ
ミラー素子１に投射される光束の形状を示しており、前
記マイクロミラー素子１の表示エリアＡと相似な長方形
状または正方形状（図では長方形状）の断面形状を有す
る前記導光ロッド１４の出射面１６から出射した光束
は、前記光源系レンズ１９のレンズ作用により、そのレ
ンズ光軸を中心にして反転した光束となるとともに、前
記導光ロッド１４の出射端面１６の各部から前記マイク
ロミラー素子１までの光路長の差に応じた比率で光束を
広げ、図に破線で示したように、台形状に歪んだ光束と
なって前記マイクロミラー素子１に入射する。

【００２１】一方、前記投影系３０は、投影系レンズ３
１からなっており、この投影系レンズ３１は、前記マイ
クロミラー素子１の表示画像を歪みを生じさせること無
くスクリーンに投影するために、そのレンズ光軸を前記
マイクロミラー素子１の正面方向への反射光路の軸線Ｏ
_２に略一致させて前記マイクロミラー素子１の前方に配
置されている。なお、図では便宜上、前記投影系レンズ
３１を１枚の凸レンズとしているが、この投影系レンズ
３１は複数枚のレンズからなっている。

【００２２】この表示装置は、前記光源１１から光（白
色光）を出射させ、前記カラーホィール１７を高速で回
転駆動することにより、前記光源系１０から赤、緑、青
の光を順次前記マイクロミラー素子１に投射するととも
に、前記赤、緑、青の光の投射周期に同期させて前記マ
イクロミラー素子１に赤、緑、青の画像データを順次書
込むことにより、前記マイクロミラー素子１に赤、緑、
青の画像を順次表示させるものであり、前記マイクロミ
ラー素子１から順次出射する赤、緑、青の画像光（複数
のマイクロミラー２による反射光）を、前記投影系３０
により拡大して図示しないスクリーンに投影し、これら
の色の画像が合成されたカラー画像を観察させる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の表
示装置は、導光ロッド１４の出射端面１５と、光源系レ
ンズ１９のレンズ光軸に垂直でレンズ主点を含む面とが
それぞれ、投射光路の軸線Ｏ_１に対して垂直であるた
め、例えば前記光源系レンズ１９の焦点距離をマイクロ
ミラー素子１の表示エリアＡの中心のマイクロミラー２
にピントが合うように設定した場合、光源系１０からの
投射光のうち、マイクロミラー素子１の表示エリアＡの
中心付近のマイクロミラー２には一点に集光した高強度
の光が入射するが、前記表示エリアＡの中心から遠くな
るのにともなって投射光の集光度が悪くなり、その付近
のマイクロミラー２に入射する光の強度が低くなる。

【００２４】そのため、従来の表示装置は、前記マイク
ロミラー素子１の表示画像に輝度むらが発生する。

【００２５】これは、前記マイクロミラー素子１を用い
た表示装置に限らず、複数の画素が行方向及び列方向に
配列した表示エリアを有し、前記複数の画素の配列面の
法線に対して一方の方向に傾いた入射方向から入射した
光を反射して前記入射方向とは異なる方向に出射すると
ともに、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像
を表示する反射型表示素子、例えば反射型の液晶表示素
子を用いた投影型表示装置においても言えることであ
り、その場合も、前記反射型表示素子の表示エリアの中
心付近の画素には一点に集光した高強度の光が入射する
が、前記表示エリアの中心から遠い画素に入射する光の
強度が低いため、前記反射型表示素子の表示画像に輝度
むらが発生する。

【００２６】この発明は、反射型表示素子を用いた表示
装置として、前記反射型表示素子の全ての画素に対して
一点に集光した高強度の光を入射させ、前記反射型表示
素子に輝度むらの良好な画像を表示させることができる
ものを提供することを目的としたものである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明の表示装置は、
複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを
有し、前記複数の画素の配列面の法線に対して一方の方
向に傾いた入射方向から入射した光を反射して前記入射
方向とは異なる方向に出射するとともに、前記複数の画
素からの光の出射を制御して画像を表示する反射型表示
素子と、前記反射型表示素子に前記入射方向から光を投
射する光源系とを備え、前記光源系が、光源と、入射端
面と出射端面とを有し、前記光源からの出射光を前記入
射端面から入射させ、その光を均一な強度分布の光とし
て前記出射端面から出射する導光ロッドと、前記導光ロ
ッドから出射した光束を拡大して投射する光源系レンズ
とからなっているとともに、前記導光ロッドの出射端面
の延長面と、前記反射型表示素子の画素配列面の延長面
と、前記光源系レンズのレンズ光軸に垂直でレンズ主点
を含む面の延長面とが１つの線上で交差していることを
特徴とするものである。

【００２８】この表示装置は、前記導光ロッドの出射端
面の延長面と、前記反射型表示素子の画素配列面の延長
面と、前記光源系レンズのレンズ光軸に垂直でレンズ主
点を含む面の延長面とを１つの線上で交差させているた
め、前記光源系からの投射光を、前記反射型表示素子の
全ての画素に対して略同じ強度で入射させ、前記反射型
表示素子に輝度むらの良好な画像を表示させることがで
きる。

【００２９】この発明の表示装置において、前記光源系
は、前記導光ロッドの出射端面から出射し、前記光源系
レンズにより光束を拡大されて投射される光を直接前記
反射型表示素子に入射させるものでも、前記導光ロッド
の出射端面から出射し、前記光源系レンズにより光束を
拡大された光を反射して前記反射型表示素子に入射させ
るミラーを有するものでもよく、前記光源系が前記ミラ
ーを有する場合は、前記導光ロッドの出射端面の延長面
と、前記光源系の投射光路を直線光路に展開したときの
前記反射型表示素子の仮想の画素配列面の延長面と、前
記光源系レンズのレンズ光軸に垂直でレンズ主点を含む
面の延長面とを１つの線上で交差させればよい。

【００３０】また、この表示装置において、前記導光ロ
ッドは、その少なくとも出射端面を、前記反射型表示素
子の表示エリアの形状を前記表示エリアのうちの前記導
光ロッドの出射端面からの光路長が長い側を前記光路長
が短い側よりも前記それぞれの光路長に対応する比率で
小さく縮小した形状に形成した形状のものが好ましい。

【００３１】その場合、前記反射型表示素子の表示エリ
アが長方形状または正方形状であるときは、前記導光ロ
ッドの少なくとも出射端面を、前記表示エリアのうちの
前記導光ロッドの出射端面からの光路長が長い側を前記
光路長が短い側よりも前記光路長の長さに対応する比率
で小さく縮小した台形状に形成すればよい。

【００３２】また、前記反射型表示素子は、基準面に対
して一方の方向と他方の方向とに傾き動作する複数のマ
イクロミラーからなる複数の画素が前記基準面に沿って
行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記基
準面の法線に対して前記マイクロミラーの一方の傾き方
向に傾いた入射方向から入射した光を前記複数のマイク
ロミラーの傾き方向の切換えにより正面方向と斜め方向
とに反射して画像を表示するマイクロミラー素子が好ま
しい。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１〜図３はこの発明の第１の実
施例を示しており、図１は表示装置の平面図、図２は前
記表示装置の斜視図、図３は前記表示装置におけるマイ
クロミラー素子に入射する光束の形状を示す図である。

【００３４】この実施例の表示装置は、マイクロミラー
素子１と、前記マイクロミラー素子１に光を投射する光
源系１０ａと、前記マイクロミラー素子１からの出射光
を図示しないスクリーンに投影する投影系３０とを備え
ている。

【００３５】前記マイクロミラー素子１は、上述したよ
うに、基準面Ｌに対して一方の方向と他方の方向とに傾
き動作する複数のマイクロミラー２からなる複数の画素
が前記基準面Ｌに沿って行方向及び列方向に配列した表
示エリアＡを有するものであり、その画素配列面、つま
り複数のマイクロミラー２が配列する前記基準面Ｌの法
線に対して前記マイクロミラー２の一方の傾き方向に傾
いた入射方向から所定の角度範囲の入射角で入射した光
の反射方向を前記複数のマイクロミラー２の傾き方向の
切換えにより制御して画像を表示する。

【００３６】また、前記光源系１０ａは、光源１１と、
前記光源１１の出射側に配置された導光ロッド２０と、
前記光源１１と導光ロッド２０との間に配置されたカラ
ーホィール１７と、前記導光ロッド２０から出射した光
束を拡大して投射する光源系レンズ２３とからなってお
り、この光源系１０ａは、前記マイクロミラー素子１に
前記入射方向（基準面Ｌの法線に対してマイクロミラー
２の一方の傾き方向に傾いた方向）から光を投射するよ
うに、その投射光路の軸線Ｏ_１を、前記マイクロミラー
素子１の基準面Ｌの法線に対して前記マイクロミラー２
の一方の傾き方向に所定角度傾けて、前記マイクロミラ
ー素子１の斜め前方に配置されている。

【００３７】なお、この光源系１０ａの光源１１とカラ
ーホィール１７は、図５に示した従来の表示装置の光源
及びカラーホィールと同じものであるから、その説明は
図に同符号を付して省略する。

【００３８】前記光源１１の出射側に配置された導光ロ
ッド２０は、例えばアクリル樹脂からなる透明ロッドで
あり、その一端面が入射端面２１とされ、他端面が出射
端面２２とされている。

【００３９】この導光ロッド２０は、前記光源１１の出
射側に、その入射端面２１を前記光源１１に対向させる
とともに、中心軸線を前記マイクロミラー素子１への光
の投射光路の軸線Ｏ_１に略一致させて配置されている。

【００４０】この導光ロッド２０は、前記光源１１から
の出射光を均一な強度分布の光束とするために設けられ
ており、前記光源１１から前記リフレクタ１３により集
光反射されて出射し、前記カラーホィール１７により
赤、緑、青のいずれかの色に着色した光を、前記入射端
面２１から入射させ、その光を、図１に矢線で示したよ
うに導光ロッド２０の各側面と外気である空気層との界
面で全反射させながら導光ロッド２０内をその長さ方向
に導いて、均一な強度分布の光束として前記出射端面２
２から出射する。

【００４１】また、前記光源系レンズ２３は、前記導光
ロッド２０の出射側に、レンズ中心を前記投射光路の軸
線Ｏ_２に略一致させて配置されている。なお、図では便
宜上、前記光源系レンズ２３を１枚の凸レンズとしてい
るが、この光源系レンズ２３は、複数枚のレンズからな
っている。

【００４２】この光源系レンズ２３は、前記導光ロッド
２０の出射端面２２から出射した光束を拡大して投射
し、その光束を前記マイクロミラー素子１に前記入射方
向から入射させる。

【００４３】一方、前記投影系３０は、投影系レンズ３
１からなっており、この投影系レンズ３１は、前記マイ
クロミラー素子１の表示画像を歪みを生じさせること無
くスクリーンに投影するために、そのレンズ光軸を前記
マイクロミラー素子１の正面方向への反射光路の軸線Ｏ
_２と略一致させて前記マイクロミラー素子１の前方に配
置されている。なお、図では便宜上、前記投影系レンズ
３１を１枚の凸レンズとしているが、この投影系レンズ
３１は複数枚のレンズからなっている。

【００４４】この表示装置は、光源系１０ａから赤、
緑、青の光を順次マイクロミラー素子１に投射するとと
もに、前記赤、緑、青の光の投射周期に同期させて前記
マイクロミラー素子１に赤、緑、青の画像データを順次
書込むことにより、前記マイクロミラー素子１に赤、
緑、青の画像を順次表示させるものであり、前記マイク
ロミラー素子１から順次出射する赤、緑、青の画像光
（複数のマイクロミラー２による反射光）を、前記投影
系３０により拡大して図示しないスクリーンに投影し、
これらの色の画像が合成されたカラー画像を観察させ
る。

【００４５】この表示装置は、前記光源１１から出射
し、前記導光ロッド２０により強度分布を均一にされて
その出射端面２２から出射した光束を前記光源系レンズ
２３により拡大して前記マイクロミラー素子１にその斜
め前方から入射させるものであるため、前記導光ロッド
２０の出射端面２２の各部から前記マイクロミラー素子
１までの光路長に差がある。

【００４６】そのため、この実施例では、図１に示した
ように、前記導光ロッド２０の出射端面２２を、前記投
射光路の軸線Ｏ_２に対し、前記出射端面２２から前記マ
イクロミラー素子１までの光路が短い側（図１において
下側）から前記光路が長い側（図１において上側）に向
かって光の出射方向に斜めに突出するように傾いた傾斜
面に形成し、この導光ロッド２０の出射端面２２の延長
面２２ａと、前記マイクロミラー素子１の画素配列面、
つまり複数のマイクロミラー２が配列する基準面Ｌの延
長面Ｌａとが、前記仮想面（光源系１０ａからマイクロ
ミラー素子１への投射光路の軸線Ｏ_１と前記マイクロミ
ラー素子１の正面方向への反射光路の軸線Ｏ_２とを含む
面）に垂直な１つの線Ｐ上で交わるようにするととも
に、前記光源系レンズ２３を、そのレンズ光軸に垂直で
レンズ主点を含む面の延長面２３ａが前記導光ロッド２
０の出射端面２２の延長面２２ａと前記マイクロミラー
素子１の前記基準面Ｌの延長面Ｌａとの交差線Ｐ上で交
わるように、前記投射光路の軸線Ｏ_１に対して所定角度
傾けて配置している。

【００４７】なお、図６では、複数のマイクロミラー２
の傾動中心を通る面を基準面Ｌとしているが、前記基準
面Ｌは、前記複数のマイクロミラー２の配列方向に沿っ
た面であれば、マイクロミラー２の傾動中心から前後い
ずれかの方向にある程度ずれた面でもよい。

【００４８】さらに、この実施例では、前記光源系１０
ａの導光ロッド２０として、前記マイクロミラー素子１
の表示エリアＡの形状を、前記表示エリアＡのうちの前
記導光ロッド２０の出射端面２２からの光路長が長い側
（図１〜図３において下側）を前記光路長が短い側（図
１〜図３において上側）よりも前記それぞれの光路長に
対応する比率で小さく縮小した断面形状を有する角棒状
のロッドを用いている。

【００４９】なお、前記マイクロミラー素子１の表示エ
リアＡの形状は、図３に示したように長方形状または正
方形状（図では長方形状）であり、このマイクロミラー
素子１は、その表示エリアＡの対向する２つの辺を、前
記光源系１０ａから前記マイクロミラー素子１への投射
光路の軸線Ｏ_１と前記マイクロミラー素子１の正面方向
への反射光路の軸線Ｏ_２とを含む仮想面（図１において
紙面）と平行にし、他の２つの辺を、前記仮想面に垂直
にして配置されている。

【００５０】そのため、この実施例では、前記導光ロッ
ド２０の断面形状を、前記表示エリアＡのうちの前記導
光ロッド２０の出射端面２２からの光路長が長い側を前
記光路長が短い側よりも前記それぞれの光路長に対応す
る比率で小さく縮小した台形状に形成している。

【００５１】すなわち、前記導光ロッド２０は、前記仮
想面に対して垂直な２つの辺のうち、この導光ロッド２
０の出射端面２２から前記マイクロミラー素子１までの
光路が長い側の辺（図１〜図３において上側の辺）が、
前記光路が短い側の辺（図１〜図３において下側の辺）
よりも短く、他の２つの辺がそれぞれ、前記光路が短い
側から前記光路が長い側に向かって互いに近づく方向に
傾斜した台形状の断面形状を有している。

【００５２】この表示装置は、前記導光ロッド２０の出
射端面２２を前記投射光路の軸線Ｏ２に対して傾いた傾
斜面に形成するとともに、前記光源系レンズ２３を前記
投射光路の軸線Ｏ_１に対して所定角度傾けて配置するこ
とにより、前記導光ロッド２０の出射端面２２の延長面
２２ａと、前記マイクロミラー素子１の複数のマイクロ
ミラー２が配列する基準面（画素配列面）Ｌの延長面Ｌ
ａと、前記光源系レンズ２３のレンズ光軸に垂直でレン
ズ主点を含む面の延長面２３ａとを１つの線Ｐ上で交差
させているため、前記光源系１０ａからの投射光を、前
記マイクロミラー素子１の全ての画素、つまり全てのマ
イクロミラー２に対して略同じ強度で入射させ、前記マ
イクロミラー素子１に輝度むらの良好な画像を表示させ
ることができる。

【００５３】すなわち、図５に示した従来の表示装置
は、導光ロッド１４の出射端面１５と光源系レンズ１９
のレンズ光軸に垂直でレンズ主点を含む面とがそれぞれ
投射光路の軸線Ｏ_１に対して垂直であるため、前記導光
ロッド１４の出射端面１５から出射し、前記光源系レン
ズ１９により投射された光がピントの合った光として入
射する面は、前記投射光路の軸線Ｏ_１に対して垂直な面
である。

【００５４】そのため、従来の表示装置は、例えば前記
光源系レンズ１９の焦点距離をマイクロミラー素子１の
表示エリアＡの中心のマイクロミラー２にピントが合う
ように設定した場合、光源系１０からの投射光のうち、
マイクロミラー素子１の表示エリアＡの中心付近のマイ
クロミラー２には一点に集光した高強度の光が入射する
が、前記表示エリアＡの中心から遠くなるのにともなっ
て投射光の集光度が悪くなり、その付近のマイクロミラ
ー２に入射する光の強度が低くなる。

【００５５】したがって、従来の表示装置は、前記マイ
クロミラー素子１の表示画像に輝度むらが発生する。

【００５６】これに対して、この実施例の表示装置は、
前記導光ロッド２０の出射端面２２の延長面２２ａと、
前記マイクロミラー素子１の複数のマイクロミラー２が
配列する基準面Ｌの延長面Ｌａと、前記光源系レンズ２
３のレンズ光軸に垂直でレンズ主点を含む面の延長面２
３ａとを１つの線Ｐ上で交差させているため、前記光源
系レンズ２３の焦点距離をマイクロミラー素子１の表示
エリアＡの中心のマイクロミラー２にピントが合うよう
に設定することにより、前記光源系１０ａからの投射光
を、前記マイクロミラー素子１の全てのマイクロミラー
２に対して一点に集光した高強度の光として入射させる
ことができ、したがって、前記マイクロミラー素子１に
輝度むらの良好な画像を表示させることができる。

【００５７】また、上記従来の表示装置は、光源１１か
ら出射し、前記導光ロッド１４により強度分布を均一に
されてその出射端面１６から出射した光束を前記光源系
レンズ１９により拡大して前記マイクロミラー素子１に
その斜め前方から入射させるものであるため、前記導光
ロッド１４の出射端面１６の各部から前記マイクロミラ
ー素子１までの光路長に差があり、そのために、前記導
光ロッド１４の出射端面１６から出射した光束が、図８
に破線で示したように、前記出射端面１６の形状に対し
て歪んだ形状の光束となって前記マイクロミラー素子１
に入射する。

【００５８】一方、前記マイクロミラー素子１に欠け落
ちの無い画像を表示させるためには、前記マイクロミラ
ー素子１の表示エリアＡの全域に光を入射させる必要が
あるため、従来の表示装置では、台形状に歪んだ光束
を、その光束内に前記マイクロミラー素子１の表示エリ
アＡが充分に収まるように拡大して前記マイクロミラー
素子１に入射させ、前記マイクロミラー素子１の表示エ
リアＡにその全域にわたって光を入射させるようにして
いる。

【００５９】しかしながら、このように台形状に歪んだ
光束を、その光束内にマイクロミラー素子１の表示エリ
アＡが充分に収まるように拡大して前記マイクロミラー
素子１に入射させるのでは、前記マイクロミラー素子１
の表示エリアＡ外の領域に入射して無駄になる光の量が
多くなる。

【００６０】そのため、従来の表示装置は、光源系１０
からの投射光を効率良くマイクロミラー素子１の表示エ
リアＡに入射させることができず、したがって、前記マ
イクロミラー素子１の表示が、光源系１０からの投射光
の強度に比べて極端に暗い。

【００６１】この実施例では、前記光源系１０ａの導光
ロッド２０の断面形状を上述したような台形状に形成し
ているため、前記光源１１から出射し、前記導光ロッド
２０により強度分布を均一にされてその出射端面２２か
ら出射した光束が、前記光源系レンズ２３のレンズ作用
により、そのレンズ光軸を中心にして反転した光束とな
るとともに、前記導光ロッド２０の出射端面２２の各部
から前記マイクロミラー素子１までの光路長の差に応じ
た比率で光束を広げ、前記マイクロミラー素子１の表示
エリアＡの形状（長方形状または正方形状）と略相似な
形状の光束となって前記マイクロミラー素子１に入射す
る。

【００６２】したがって、前記光源系１０ａからの投射
光を前記マイクロミラー素子１の表示エリアＡの全域に
入射させるためには、前記導光ロッド２０の出射端面２
２から出射した光束を、前記光源系レンズ２３により、
前記マイクロミラー素子１の表示エリアＡの面積に応じ
た必要最小限の大きさに拡大して前記マイクロミラー素
子１に入射させればよく、前記光束の拡大率をこの程度
に抑えることにより、前記マイクロミラー素子１の表示
エリアＡ外の領域に入射して無駄になる光の量を少なく
することができる。

【００６３】そのため、この表示装置によれば、光源系
１０ａからの投射光を効率良く前記マイクロミラー素子
１の表示エリアＡの全域に入射させ、前記マイクロミラ
ー素子１に、欠け落ちが無く、しかも前記光源系１０ａ
からの投射光の強度に近い明るい画像を表示させること
ができる。

【００６４】なお、例えば前記光源系レンズ２３の焦点
距離を２８ｍｍとし、前記導光ロッド２０の出射端面２
２からの出射光束に対するマイクロミラー素子１への入
射光束の拡大率（投射光路の軸線Ｏ_１上における拡大
率）を３倍とする場合は、前記投射光路の軸線Ｏ_１上に
おける前記導光ロッド２０の出射端面２２から前記光源
系レンズ２３のレンズ主点までの距離を３７．３ｍｍ、
前記軸線Ｏ_１上における前記光源系レンズ２３のレンズ
主点から前記マイクロミラー素子１の基準面Ｌまでの距
離を１１２ｍｍ、前記導光ロッド２０の出射端面２２の
延長面２２ａと光源系レンズ２３のレンズ主点からの延
長面とのなす角度θ_１を６．９°、前記光源系レンズ２
３のレンズ主点の延長面２３ａと前記マイクロミラー素
子１の基準面Ｌとのなす角度θ_２を２０°に設定すれば
よく、このようにすることにより、前記マイクロミラー
素子１の全てのマイクロミラー２に対して一点に集光し
た高強度の光を入射させ、前記マイクロミラー素子１に
輝度むらの良好な画像を表示させることができる。

【００６５】その場合、例えば前記マイクロミラー素子
１の表示エリアＡが縦横の幅が１０．７ｍｍ×１４．２
ｍｍの長方形状であるときは、前記導光ロッド２０の断
面形状を、長辺が４．７５ｍｍ、短辺が４．７２ｍｍ、
高さが３．３７ｍｍの台形状とすればよく、前記導光ロ
ッド２０の断面形状をこのような形状とすることによ
り、前記光源系１０ａからの投射光を、マイクロミラー
素子１の表示エリアＡと略同じ形状及び大きさの光束と
して前記マイクロミラー素子１に入射させることができ
る。

【００６６】図４はこの発明の第２の実施例を示す表示
装置の平面図であり、この実施例の表示装置は、前記導
光ロッド２０の出射端面２２から出射し、光源系レンズ
２３により光束を拡大されて投射される光を、ミラー２
４により反射させてマイクロミラー素子１に入射させる
光源系１０ｂを備えたものである。

【００６７】なお、この実施例の表示装置は、ミラー２
４を有する光源系１０ｂを、前記ミラー２４により反射
された光を前記マイクロー素子１に対してその入射方向
から入射させるように配置したものであるが、前記光源
系１０ｂの他の構成は上述した第１の実施例の光源系１
０ａと同じであり、また投影系３０も第１の実施例の投
影系と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付
して省略する。

【００６８】この実施例の表示装置のように、前記導光
ロッド２０の出射端面２２から出射し、光源系レンズ２
３により光束を拡大されて投射される光を、ミラー２４
により反射させてマイクロミラー素子１に投射する場合
は、前記導光ロッド２０の出射端面２２の延長面２２ａ
と、前記光源系１０ｂの投射光路を図４に二点鎖線で示
した直線光路に展開したときの前記マイクロミラー素子
１の仮想の基準面（画素配列面）の延長面Ｌａ′と、前
記光源系レンズ２３のレンズ光軸に垂直でレンズ主点を
含む面の延長面２３ａとを１つの線Ｐ′上で交差させる
とともに、前記光源系レンズ２３の焦点距離をマイクロ
ミラー素子１の表示エリアＡの中心のマイクロミラー２
にピントが合うように設定すればよく、このようにする
ことにより、前記光源系１０ｂからの投射光を、前記マ
イクロミラー素子１の全てのマイクロミラー２に対して
一点に集光した高強度の光として入射させ、前記マイク
ロミラー素子１に輝度むらの良好な画像を表示させるこ
とができる。

【００６９】そして、この実施例においても、前記導光
ロッド２０の断面形状を、前記マイクロミラー素子１の
表示エリアＡを前記表示エリアＡのうちの前記導光ロッ
ド２０の出射端面２２からの光路長が長い側を前記光路
長が短い側よりも前記光路長の差に対応する比率で小さ
く縮小した台形状に形成すればよく、前記導光ロッド２
０の断面形状をこのような形状にすることにより、前記
導光ロッド２０の出射端面２２から出射した光束を、前
記マイクロミラー素子１の表示エリアＡの形状と相似な
長方形状または正方形状の光束として前記マイクロミラ
ー素子に入射させることができる。

【００７０】そのため、前記光源系１０ｂからの投射光
を効率良くマイクロミラー素子１の表示エリアＡの全域
に入射させ、前記マイクロミラー素子１に、欠け落ちが
無く、しかも前記光源系１０ｂからの投射光の強度に近
い明るい画像を表示させることができる。

【００７１】なお、この実施例では、前記光源系１０ｂ
のミラー２４を平面ミラーとしたが、前記ミラー２４を
凹面ミラーとし、前記光源系レンズ２３により拡大され
た光束を、前記凹面ミラーにより、マイクロミラー素子
１の表示エリアＡに対応する面積の光束に集光させて前
記マイクロミラー素子１に投射するようにしてもよい。

【００７２】また、上記第１及び第２の実施例では、前
記導光ロッド２０を、台形状の断面形状を有する角棒状
ロッドとしているが、前記導光ロッド２０は、少なくと
も出射端面２２の形状が上記のような台形状であれば、
入射端面２１が長方形、正方形、円形等の非台形状で、
入射端面２１から出射端面２２に向かって断面形状が台
形状に変化するロッドでもよい。

【００７３】さらに、上記実施例では、マイクロミラー
素子１の表示エリアＡを長方形状または正方形状とした
が、前記マイクロミラー素子１の表示エリアＡは任意の
形状でよく、その場合も、前記導光ロッド２０の少なく
とも出射端面２２を、前記マイクロミラー素子１の表示
エリアＡの形状を前記表示エリアＡのうちの前記導光ロ
ッドの出射端面からの光路長が長い側を前記光路長が短
い側よりも前記光路長の差に対応する比率で小さく縮小
した形状に形成することにより、前記導光ロッド２０の
出射端面２２からの出射光を、前記マイクロミラー素子
１に、その表示エリアＡの形状と略相似な形状の光束と
して入射させることができる。

【００７４】また、前記導光ロッド２０は、棒状ロッド
に限らず、内面全体に反射膜が設けられた中空の筒状ロ
ッドでもよく、その場合も、その両端面（開放面）のう
ち、少なくとも出射端面を、前記マイクロミラー素子１
の表示エリアＡの形状を上記のような比率で小さく縮小
した形状に形成することにより、この導光ロッドの出射
端面からの出射光を、前記マイクロミラー素子１に、そ
の表示エリアＡの形状と略相似な形状の光束として入射
させることができる。

【００７５】さらに、上記実施例の表示装置は、光源１
１と導光ロッド２０との間にカラーホィール１７を配置
したものであるが、前記カラーホィール１７を省略し、
前記マイクロミラー素子１に白黒画像を表示させるよう
にしてもよく、さらに、投影系３０を省略し、前記マイ
クロミラー素子１の表示画像を直接観察させるようにし
てもよい。

【００７６】また、上記第１および第２の実施例の表示
装置は、反射型表示素子としてマイクロミラー素子１を
用いたものであるが、反射型表示素子は、複数の画素が
行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複
数の画素の配列面の法線に対して一方の方向に傾いた入
射方向から入射した光を反射して前記入射方向とは異な
る方向に出射するとともに、前記複数の画素からの光の
出射を制御して画像を表示するものであれば、前記マイ
クロミラー素子１に限らず、例えば反射型の液晶表示素
子（アクティブマトリックス液晶表示素子または単純マ
トリックス液晶表示素子）でもよい。

【００７７】なお、前記反射型の表示素子は、その画素
配列面、つまり液晶表示素子の前面の法線に対して一方
の方向に傾いた入射方向から入射し、液晶層を透過して
反射膜により反射された光を、プリズムシート等により
屈折させて正面方向に出射するようにしたものでも、前
記反射膜により反射された光を、前記画素配列面の法線
に対して前記入射方向とは反対方向に傾いた方向に出射
するものでもよい。

【００７８】そして、反射光を正面方向に出射する反射
型液晶表示素子を用いる場合は、投影系２４を図１及び
図２に示したように配置し、反射光を前記画素配列面の
法線に対して傾いた方向に出射する反射型液晶表示素子
を用いる場合は、その出射方向に前記投影系２４を配置
すればよい。

【００７９】また、前記いずれの反射型液晶表示素子を
用いる場合も、前記導光ロッド２０の出射端面２２の延
長面２２ａと、前記反射型液晶表示素子の画素配列面
（前面）の延長面と、前記光源系レンズ２３のレンズ光
軸に垂直でレンズ主点を含む面の延長面２３ａとを１つ
の線Ｐ上で交差させることにより、前記光源系１０ａか
らの投射光を、前記マイクロミラー素子１の全てに対し
て略同じ強度で入射させ、前記マイクロミラー素子１に
輝度むらの良好な画像を表示させることができる。

【００８０】なお、前記マイクロミラー素子１と液晶表
示素子とを比較すると、マイクロミラー素子１は、その
画素サイズ（マイクロミラー２の縦横の幅）が１０μｍ
〜２０μｍと液晶表示素子の画素サイズ（１００μｍ〜
２００μｍ程度）に比べてはるかに小さく、また液晶表
示素子のように偏光板を必要としないため、入射光をほ
とんどロスすることなく効率良く反射する。

【００８１】したがって、反射型表示素子は前記マイク
ロミラー素子１が好ましく、このマイクロミラー素子１
を用いることにより、高精細で、しかも明るい画像をス
クリーンに投影することができる。

【００８２】

【発明の効果】この発明の表示装置は、複数の画素が行
方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数
の画素の配列面の法線に対して一方の方向に傾いた入射
方向から入射した光を反射して前記入射方向とは異なる
方向に出射するとともに、前記複数の画素からの光の出
射を制御して画像を表示する反射型表示素子と、前記反
射型表示素子に前記入射方向から光を投射する光源系と
を備え、前記光源系を、光源と、入射端面と出射端面と
を有し、前記光源からの出射光を前記入射端面から入射
させ、その光を均一な強度分布の光として前記出射端面
から出射する導光ロッドと、前記導光ロッドから出射し
た光束を拡大して投射する光源系レンズとにより構成す
るとともに、前記導光ロッドの出射端面の延長面と、前
記反射型表示素子の画素配列面の延長面と、前記光源系
レンズのレンズ光軸に垂直でレンズ主点を含む面の延長
面とを１つの線上で交差させているため、前記光源系か
らの投射光を、前記反射型表示素子の全ての画素に対し
て略同じ強度で入射させ、前記反射型表示素子に輝度む
らの良好な画像を表示させることができる。

【００８３】この発明の表示装置において、前記光源系
は、前記導光ロッドの出射端面から出射し、前記光源系
レンズにより光束を拡大されて投射される光を直接前記
反射型表示素子に入射させるものでも、前記導光ロッド
の出射端面から出射し、前記光源系レンズにより光束を
拡大された光を反射して前記反射型表示素子に入射させ
るミラーを有するものでもよく、前記光源系が前記ミラ
ーを有する場合は、前記導光ロッドの出射端面の延長面
と、前記光源系の投射光路を直線光路に展開したときの
前記反射型表示素子の仮想の画素配列面の延長面と、前
記光源系レンズのレンズ光軸に垂直でレンズ主点を含む
面の延長面とを１つの線上で交差させればよい。

【００８４】また、この表示装置において、前記導光ロ
ッドは、その少なくとも出射端面を、前記反射型表示素
子の表示エリアの形状を前記表示エリアのうちの前記導
光ロッドの出射端面からの光路長が長い側を前記光路長
が短い側よりも前記それぞれの光路長に対応する比率で
小さく縮小した形状に形成した形状のものが好ましく、
前記導光ロッドの少なくとも出射端面をこのような形状
にすることにより、前記光源系からの投射光を効率良く
前記反射型表示素子の表示エリアの全域に入射させ、前
記反射型表示素子に、欠け落ちが無く、しかも前記光源
系からの投射光の強度に近い明るい画像を表示させるこ
とができる。

【００８５】その場合、前記反射型表示素子の表示エリ
アが長方形状または正方形状であるときは、前記導光ロ
ッドの少なくとも出射端面を、前記表示エリアのうちの
前記導光ロッドの出射端面からの光路長が長い側を前記
光路長が短い側よりも前記それぞれの光路長に対応する
比率で小さく縮小した台形状に形成すればよく、前記導
光ロッドの少なくとも出射端面をこのような形状にする
ことにより、前記導光ロッドの出射端面から出射した光
束を、前記反射型表示素子の表示エリアの形状と相似な
長方形状または正方形状の光束として前記反射型表示素
子に入射させることができる。

【００８６】また、前記反射型表示素子は、基準面に対
して一方の方向と他方の方向とに傾き動作する複数のマ
イクロミラーからなる複数の画素が前記基準面に沿って
行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記基
準面の法線に対して前記マイクロミラーの一方の傾き方
向に傾いた入射方向から入射した光を前記複数のマイク
ロミラーの傾き方向の切換えにより正面方向と斜め方向
とに反射して画像を表示するマイクロミラー素子が好ま
しく、このマイクロミラー素子を用いることにより、高
精細で、しかも明るい画像をスクリーンに投影すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す表示装置の平面
図。

【図２】前記表示装置の斜視図。

【図３】前記表示装置におけるマイクロミラー素子に入
射する光束の形状を示す図。

【図４】この発明の第２の実施例を示す表示装置の平面
図。

【図５】従来の表示装置の平面図。

【図６】マイクロミラー素子の表示原理を示す図。

【図７】光源と導光ロッドとの間に配置されたカラーホ
ィールの正面図

【図８】従来の表示装置におけるマイクロミラー素子に
入射する光束の形状を示す図。

【符号の説明】

１…マイクロミラー素子（反射型表示素子） ２…マイクロミラー Ｌ…基準面（画素配列面） Ｌａ…基準面の延長面 Ｌａ′…仮想の基準面の延長面 １０ａ，１０ｂ…光源系 １１…光源 １７…カラーホィール ２０…導光ロッド ２１…入射端面 ２２…出射端面 ２２ａ…出射端面の延長面 ２３…光源系レンズ ２３ａ…レンズ光軸に垂直でレンズ主点を含む面の延長
面 ２４…ミラー ３０…投影系 ３１…投影系レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の画素が行方向及び列方向に配列した
   表示エリアを有し、前記複数の画素の配列面の法線に対
   して一方の方向に傾いた入射方向から入射した光を反射
   して前記入射方向とは異なる方向に出射するとともに、
   前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示す
   る反射型表示素子と、 前記反射型表示素子に前記入射方向から光を投射する光
   源系とを備え、 前記光源系が、光源と、入射端面と出射端面とを有し、
   前記光源からの出射光を前記入射端面から入射させ、そ
   の光を均一な強度分布の光束として前記出射端面から出
   射する導光ロッドと、前記導光ロッドから出射した光束
   を拡大して投射する光源系レンズとからなっているとと
   もに、 前記導光ロッドの出射端面の延長面と、前記反射型表示
   素子の画素配列面の延長面と、前記光源系レンズのレン
   ズ光軸に垂直でレンズ主点を含む面の延長面とが１つの
   線上で交差していることを特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】光源系は、導光ロッドの出射端面から出射
   し、光源系レンズにより光束を拡大されて投射される光
   を反射して反射型表示素子に入射させるミラーを有して
   おり、前記導光ロッドの出射端面の延長面と、前記光源
   系の投射光路を直線光路に展開したときの前記反射型表
   示素子の仮想の画素配列面の延長面と、前記光源系レン
   ズのレンズ光軸に垂直でレンズ主点を含む面の延長面と
   が１つの線上で交差していることを特徴とする請求項１
   に記載の表示装置。
3. 【請求項３】導光ロッドの少なくとも出射端面が、反射
   型表示素子の表示エリアの形状を、前記表示エリアのう
   ちの前記導光ロッドの出射端面からの光路長が長い側を
   前記光路長が短い側よりも前記それぞれの光路長に対応
   する比率で小さく縮小した形状に形成されていることを
   特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 【請求項４】反射型表示素子の表示エリアは長方形状ま
   たは正方形状であり、導光ロッドの少なくとも出射端面
   は、前記表示エリアのうちの前記導光ロッドの出射端面
   からの光路長が長い側を前記光路長が短い側よりも前記
   光路長の長さに対応する比率で小さく縮小した台形状に
   形成されていることを特徴とする請求項３に記載の表示
   装置。
5. 【請求項５】反射型表示素子は、基準面に対して一方の
   方向と他方の方向とに傾き動作する複数のマイクロミラ
   ーからなる複数の画素が前記基準面に沿って行方向及び
   列方向に配列した表示エリアを有し、前記基準面の法線
   に対して前記マイクロミラーの一方の傾き方向に傾いた
   入射方向から入射した光を前記複数のマイクロミラーの
   傾き方向の切換えにより正面方向と斜め方向とに反射し
   て画像を表示するマイクロミラー素子であることを特徴
   とする請求項１に記載の表示装置。