JP2014098807A - 投射光学系及びそれを備えた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で容易に台形ひずみを補正可能な投射光学系を提供する。
【解決手段】光変調素子１１から光を被投射面に投射する投射光学系３０であって、縮小側から第１の光学系３１と第１の反射面１４ａと第２の光学系３２（１７）を備え、第１の光学系３１は屈折力を有し、第１の光学系３１からの光は第１の反射面１４ａで反射されて第２の光学系３２に導光され、第１の反射面１４ａまたは第２の光学系３２は回転可能であり、その回転軸３５が第１の光学系３１の光軸Ｐと第１の反射面１４ａが交わる点１５を通るように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、投射光学系及び画像表示装置に関し、より詳しくはデジタルマイクロミラーデバイス（以下ＤＭＤ）等のライトバルブにより生成された画像を投射表示する画像表示装置に関する。

ＤＭＤや液晶パネルで生成した画像をスクリーン上に投影する画像表示装置が広く用いられている。特に最近では、投射距離を短く、大画面を表示できる画像表示装置として超短投射距離のフロント投射型プロジェクタの需要が高まってきている。小型で超短投射距離を実現する手段となる投射光学系には、曲面ミラーを用いたものが知られている。
例えば、特許文献１では、複数の曲面ミラーのみで投射光学系を構成したものが開示され、特許文献２、３では、屈折光学系と曲面ミラーを組み合わせて投射光学系を構成したものが開示されており、いずれの場合も超短投射距離を実現している。

上述したような超短投射距離の投射光学系においては、投射光束を投射面に対して斜め方向から投射して結像するものであり、超広角であることも相俟って、画像表示装置のわずかな傾きで、投射画像にいわゆる台形ひずみが生じやすい。正方形であるべき理想画像が台形に歪む現象である台形ひずみを補正するために、従来では画像表示装置全体の姿勢の調整を行わなければならない。しかし、前述したとおり、超短投射距離の光学系では傾きに対するひずみの変化が敏感であるため、調整しづらいという課題がある。また、投射する元の映像信号を歪ませて台形ひずみをキャンセルすることも可能であるが、この場合、投射画像の解像度が大きく劣化する。
投射光学系を構成する凹面ミラーとスクリーンの間に平面ミラーを設置し、ミラーの偏角を可変とすることで、台形ひずみを調整する方法が、特許文献２、３に開示されている。しかし、凹面ミラーとスクリーンの間の光線の角度が急なため、調整のため偏角を変化させると、光線が大きく変化し、必要なミラーの有効径が非常に大きくなり、その結果、画像表示装置の大型化を招いてしまう。
本発明は上述した事情に鑑み、小型で容易に台形ひずみを補正可能な投射光学系を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る投射光学系は、光変調素子から光を被投射面に投射する投射光学系であって、縮小側から第１の光学系と第１の反射面と第２の光学系を備え、第１の光学系は屈折力を有し、第１の光学系からの光は第１の反射面で反射されて第２の光学系に導光され、第１の反射面または第２の光学系は回転可能であり、その回転軸は第１の光学系の光軸と第１の反射面が交わる点を通ることを特徴としている。

本発明によれば、小型で容易に台形ひずみを補正可能な投射光学系を提供することができる。

本発明に係る投射光学系を備えた画像表示装置の実施形態と実施例１の構成を示す図。 図１に示す投射光学系が傾斜した状態を示す図。 歪みの投射画像と歪みの無い理想的な投射画像を説明する図。 実施例１の画像表示装置を傾斜させて設置した状態を示す図。 実施例１の画像表示装置を傾斜させないで設置した状態を示す図。 第１の反射面を自動で回転させる手段の一例を示す図。 本発明に係る投射光学系を備えた画像表示装置の実施例２の構成を示す図。 実施例２の画像表示装置を傾斜させないで設置した状態を示す図。 実施例２の画像表示装置を傾斜させて設置した状態を示す図。 本発明に係る投射光学系を備えた画像表示装置の実施例３の構成を示す図。

以下、本発明に係る投射光学系と画像表示装置の実施形態と実施例について図面を用いて説明する。実施形態と実施例において、同一機能を有する部材には、同一の符号を付し、重複説明は省略する。

実施形態に係る投射光学系３０の特徴は、図１に示すように以下の構成を備えている。画像を形成する光変調素子となる画像形成部１１と、画像形成部１１で形成された画像を被投射面となるスクリーン４０のスクリーン面４０ａ上に拡大して投影し、縮小側から第１の光学系３１と第１の反射面１４ａと第２の光学系３２を有している。第１の光学系３１は屈折力を有し、第１の光学系の各光学素子１ａ〜１ｐは光軸Ｐを共有しており、第１の光学系３１からの光を第１の反射面１４ａで光路を折り曲げて第２の光学系３２に導光する。そして第１の反射面１４ａまたは第２の光学系３２が、光軸Ｐに略垂直な軸を回転軸３５として回転可能とされている。この回転軸３５と画像形成部１１（光変調素子）の長手方向は、略平行である。また、回転軸３５は、光軸Ｐと第１の反射面１４ａが交わる点（以下「回転中心点」と称する）１５を通るように構成されている。本形態では、第１の反射面１４ａと第２の光学系３２が、回転中心点１５を中心に回転可能に構成されている。このような投射光学系３０は、画像表示装置１００の装置本体１０１内に搭載されている。

このような構成とすると、第１の反射面１４ａと第２の光学系３２が、回転中心点１５を中心に回転可能に構成されているので、画像表示装置全体を傾斜させる必要や投射する元の映像信号を歪ませる必要がない。さらに、回転による反射面での光線入射位置の変化を抑制できるため、必要な反射面の大きさを小さくでき、小型、高性能で、設置が容易であり、円滑に台形ひずみを補正することができる。

また、第１の光学系による中間像位置付近に第１の反射面１４ａを配置することにより、第１の反射面１４ａを小型化することができる。第１の反射面１４ａで光路を折り曲げるレイアウトをとることにより、装置全体の小型化につながり、また、部品点数も少なくなるため、製造上有利となる。本形態の第１の反射面１４ａの配置位置は、絞りの前後や、中間像前後が必要な反射面の大きさを小さく出来るため好ましい。第１の反射面１４ａの配置位置はこの位置に限定されるものではない。第１の反射面１４ａと第２の光学系３２を独立に移動することにより達成することも考えられる。

投射光学系３０において、更に好ましい構成としては、第１の反射面１４ａと第２の光学系３２が独立に回転するのが好ましい。図１を例に説明すると、第１の反射面１４ａと第２の光学系３２を一体で回転中心点１５（回転軸３５）を中心に動かすことにより、図３に示すようにスクリーン４０上の投射画像の台形ひずみを補正することが可能である。しかし、第１の反射面１４ａと第２の光学系３２とを独立に回転することにより、より高精度に台形ひずみを補正することが可能となる。より好ましくは、図２に示すように第１の反射面１４ａの回転角をθとした時に、第２の光学系３２の回転角は２θとするのがよい。このような条件を満たすことにより、より高精度に台形ひずみを補正することが可能となる。

第１の反射面１４ａの回転角θは、装置本体１０１の傾き量に応じて回転することが望ましい。また、傾き量に関して、例えば図４に示すように、スクリーン４０に垂直な面（例えば台座などの設置面５０）を基準面としたときに、基準面からの装置本体１０１の傾き量をφとすると、第１の反射面１４ａの回転角は式（１）φ＝２θを満たすことが望ましい。これにより、装置本体１０１の傾きにより生ずる台形ひずみを、解像度を劣化させることなく、補正することが出来る。

調整に関しては手動で行うことも可能であるが、例えば図６に示すように、装置本体１０１の傾き量φを検知する傾き量検知手段１１０とサーボモーター等の回転駆動手段１１１と制御部１１２を装置本体１０１に設け、回転駆動手段１１１に回転軸３５を連結する。傾き量検知手段１１０と回転駆動手段１１１は、信号線を介して制御部１１２に電気的に接続する。そして、傾き量検知手段で検知された傾き量に応じて回転駆動手段１１１の回転角や回転時間を制御部１１２で制御して、第１の反射面１４ａの回転角θ、第２の光学系３２の回転角２θを制御し、自動で台形ひずみを調整させることも可能である。傾き検知手段としては、例えばＭＥＭＳ（通称メムス）を用いた加速度センサーや、スクリーンの画像をカメラで撮影し、台形ひずみの形から傾きを演算することも出来るが、これに限るものではない。

スクリーン４０の縦方向、横方向の台形ひずみは、次のようにすることで補正することが可能となる。すなわち、スクリーン法線と光軸Ｐを含む面と垂直方向、光軸Ｐに垂直でスクリーン法線と光軸Ｐを含む面内方向を回転中心点１５の軸線方向として第１の反射面１４ａ、第２の光学系３２を回転させることにより補正することが可能となる。つまり、装置本体１０１のスクリーン４０に対する傾きの方向と同一面内方向に回転させればよい。更に好ましくは、回転中心点１５が光軸Ｐとスクリーン法線を含む面と垂直方向であることが望ましい。

従来、図５に示すように設置面５０が水平で、スクリーン縦方向の台形ひずみを装置本体１０１の設置姿勢で調整するには、本体下部に進退可能に設置した図示しない脚部の長さを調整する。あるいは、画像表示装置１００の設置面５０の傾きを補正する必要があり、簡単ではない。

本形態において、第２の光学系３２の最も拡大側に第２の反射面１７ａを有し、第２の反射面１７ａは凹面反射面としている。そして画像形成部１１で形成された画像と共役な中間像を第１の光学系３１よりも拡大側に形成し、凹面反射面（第２の反射面１７ａ）で拡大投影する。このように第２の光学系３２の最も拡大側に位置する第２の反射面１７ａに凹面反射面を用いることにより、投射距離を非常に短くできる。投射距離が短くなると、投射角度が通常の画像表示装置と比べて急になるため、わずかな姿勢誤差で台形ひずみが発生してしまうため、これを補正する調整機構が必要となる。このため、本形態では第１の反射面１４ａと第２の光学系３２が、回転中心点１５を中心に回転可能に構成している。

第２の反射面１７ａを構成する凹面反射面は、非球面又は自由曲面であることが望ましい。これは、凹面反射面を非球面、又は自由曲面とすることで、中間像に生じる像面湾曲、歪曲収差等を補正することができ、屈折光学系の負担が減るため、小型化、生産性の向上につながるためである。

投射光学系３０はズーム機構（ズームレンズ）２２を有していることが望ましい．これは画面サイズの調整に関して、装置本体１０１を動かさずに調整することができ、設置の容易性をより高める。このような構成の投射光学系３０を備えることで、小型、高性能であり、設置が容易であり、円滑に台形ひずみを補正可能な投射型の画像表示装置１００を実現できる。

次に投射光学系と画像表示装置をより詳細に説明した複数の実施例について図１〜図１０を用いて説明する。
各実施例において、画像形成部１１は、例えば「ＤＭＤ」、「透過型液晶パネル」、「反射型液晶パネル」等のライトバルブであり、符号１１で示している部分は、投射すべき画像を形成する部分である。画像形成部１１がDMD等のように自ら発光する機能を持たない場合には、画像形成部１１に形成された画像情報が装置本体１０１内に配置された照明光学系１２からの照明光により照明される。照明光学系１２としては、画像形成部１１を効率よく照明する機能を有するものが好ましく、また、照明をより均一にするため、例えばロッドインテグレータやフライアイインテグレータを用いることができる。また照明の光源としては、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤなどの白色光源を用いることができ、また単色発光ＬＥＤ、ＬＤなどの単色光源も用いることができる。

各実施例においては、画像形成部１１としてＤＭＤを想定している。また、各実施例では自ら発光する機能を持たない画像形成部を前提としているが、生成させた画像を発光させる機能を有する自己発光方式のものを利用することもできる。画像形成部１１の近傍に配設される平行平板１３は、画像形成部のカバーガラス（シールガラス）を想定している。

各実施例における記号の意味は以下の通りである。
ｆ：全系の焦点距離
ＮＡ：開口効率
ω：半画角(deg)
Ｒ：曲率半径(非球面にあっては近軸曲率半径)
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａi：i次の非球面定数
非球面形状は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）：Ｃ、光軸からの高さ：Ｈ、円錐定数：Ｋ、上記各次数の非球面係数を用い、Ｘを光軸方向における非球面量として、周知の数1で表されるものであり、近軸曲率半径と円錐定数、非球面係数を与えて形状を特定する。

符号２０１は第１レンズ群、符号２０２は第２レンズ群、符号２０３は第３レンズ群、符号２０６は開口絞り、符号２０４は第４レンズ群、符号２０５は第５レンズ群を表す。

図１は実施例１にかかる画像表示装置１００の構成を示す断面図と、レンズ群のフォーカシング、ズーミングの差異の軌跡を示す図である。この画像表示装置１００は、画像形成部１１（ＤＭＤ）で形成された画像情報により２次元的に強度変調された光束が物体光としての投射光束となる。
画像表示装置１００は、投射光学系３０を備えている。この投射光学系３０は画像形成部１１と、画像形成部１１で形成された画像をスクリーン上に拡大して投影し、縮小側から屈折力を有する第１の光学系３１と、第１の反射面１４ａと第２の光学系３２を有している。第１の光学系３１を構成する各光学素子１ａ〜１ｐは光軸Ｐを共有しており、第１の反射面１４ａで光路を折り曲げている。
すなわち、画像形成部１１からの投射光束は、第１の光学系３１を通り、第１の反射面１４ａにより光路を折り曲げられ、第２の光学系３２を通って結像光束とされる。つまり、画像形成部１１に形成された画像情報が投射光学系３０により投射画像として、図５に示すスクリーン４０に表示されることになる。光路を折り曲げる角度を本実施例では垂直方向としているが、画像表示装置全体のレイアウト等より、小型化のために他の角度としてもよい。第１の光学系３１は正の屈折力を持ち、画像形成部１１に形成された画像情報に共役な中間像を第１の光学系よりもスクリーン側に、より具体的には第１の光学系３１を構成する光学素子１ｐと第２の光学系３２の間に空間像として形成する。中間像は平面像として結像する必要はなく、この実施例においても、他の実施例においても曲面像として結像している。

本実施例では、この位置に光路折り曲げ用の第１の反射面１４ａを備えた平板状の第１の反射ミラー１４を配置することにより、ミラーを小さくできる。本実施例では平板状の第１の反射ミラー１４を用いているが、これに限るものではない。また、配置位置としては、投射画像を得るために機能する投射光学系３０の最大有効径内が望ましい。また、光路を折り曲げることにより、画像表示装置１００全体の小型化をすることができる。

最もスクリーン側に配置した第２の光学系３２は、光学素子となる非球面凹面ミラー１７で構成されていて、中間像を非球面凹面ミラー１７で拡大投影し、スクリーン４０（図４、図５参照）に映写する。中間像は像面湾曲、歪曲を持っているが、凹面ミラーに非球面や自由曲面を用いることにより、これを補正することができる。そのため、レンズ系への収差補正の負担が減ることにより、設計の自由度が増し、小型化等に有利となる。

図５に示すように、スクリーン４０と画像表示装置１００の設置面５０が垂直であれば、スクリーン上に台形ひずみのない投射画像を投射でき、投射光学系はこのように設計される。つまり、投射面であるスクリーン面４０ａと画像表示装置１００との位置関係が正しい場合にはスクリーン上に台形ひずみのない投射画像を投射できる。しかし、図４に示すように、スクリーン４０の位置は図５と同じ位置であり、スクリーン４０に対して画像表示装置１００の設置面５０が時計回りにφ傾いた場合を想定する。この場合、図３に示すように、スクリーン面４０ａには本来台形ひずみのない理想画像として投影されるはずのものが、投影画像として示すように、スクリーン４０の下側が長く、上側が短い台形ひずみを生じる。

このような場合、従来は、画像表示装置自体の姿勢を調整することにより、投射画像の形状を補正していた。しかし、本実施例では、図２に示すように第２の光学系３２（非球面凹面ミラー１７）を支持する筐体１６と第１の反射ミラー１４を、光軸Ｐと第１の反射面１４ａが交わる回転中心点１５を中心として図面に平行な面内で独立に回転調整する。このため、投射画像の形状補正が可能となる。筐体１６と第１の反射ミラー１４の回転量に関しては、画像表示装置１００の傾きを前述したように時計回りにφとした場合は次のようにする。すなわち、第２の光学系３２（非球面凹面ミラー１７）を支持する筐体１６を半時計回りにφ、第１の反射ミラー１４を半時計回りにφ／２だけ同時に回転させればよい。

本実施例では、スクリーン縦方向のひずみに対して例示しているが、スクリーン横方向に関しても同様である。ただし前述したように、横方向の調整は比較的簡単であり、縦横両方を補正する機能を持たせようとすると画像表示装置１００が複雑化してしまうため、縦方向のみとしたほうがよい。その場合の画像表示装置１００の構成としては、例えば第１の光学系３１と非球面凹面ミラー１７、第１の反射ミラー１４をそれぞれ別の支持体で支持し、非球面凹面ミラー１７、第１の反射ミラー１４をそれぞれ同一の軸に連結し、該軸を回転軸とする。回転軸は筐体１６もしくは第１の光学系３１の支持体から伸ばした支柱により支持される構成が考えられるがこれに限るものではない。

上記光学系全体と、画像形成に必要な部分、すなわち、図示されない画像処理部や電源部、冷却用のファンなどが、上記投射光学系３０とともに図１に示す装置本体１０１に収納されて画像表示装置１００を構成している。

投射光学系３０の具体的な構成を以下に示す。
投射光学系３０は、図１に示すように、画像形成部１１側からスクリーン側に向かって順に次の構成を有している。正の屈折力を有する第１レンズ群２０１、正の屈折力を有する第２レンズ群２０２、負の屈折力を有する第３レンズ群２０３、正の屈折力を有する第４レンズ群２０４、負の屈折力を有する第５レンズ群２０５。光路を９０度折り曲げる第１の反射ミラー１４、第５レンズ群２０５の最もスクリーン側に非球面凹面ミラー１７。投射光学系３０は、第１レンズ群２１と第２レンズ群２２の間に開口絞り２０６を有し、拡大から縮小のズーミングに際し、第２レンズ群２０２のみ光軸Ｐに沿ってスクリーン側に移動する。また、投射距離の変動に対するフォーカシングは近距離側から遠距離側へのフォーカシングに際し、第３レンズ群２０３と第４レンズ群２０４が光軸Ｐに沿って縮小側に移動する。

第１レンズ群２０１は、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１ａとスクリーン側に強い凸面を向けた両凸レンズ１ｂ、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１ｃと画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１ｄの接合レンズからなる。第１レンズ群２０１は、負メニスカスレンズ１ａ、両凸レンズ１ｂ、正メニスカスレンズ１ｃ、負メニスカスレンズ１ｄが、画像形成部１１側から、この順に配置されている、
第２レンズ群２０２は、複数の接合レンズから構成されている。第１の接合レンズは、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１ｅとスクリーン側に強い凸面を向けた両凸レンズ１ｆとスクリーン側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１ｇの接合レンズである。第２の接合レンズは、画像形成部側により強い凸面を向けた両凸レンズ１ｈとスクリーン側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１ｉの接合レンズである。
第３レンズ群２０３は、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１ｊと、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１ｋと、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１ｌと、スクリーン側に強い凹面を向けた両凹レンズ１ｍからなる。
第４レンズ群２０４は、スクリーン側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１ｎからなる。
第５レンズ群２０５は、スクリーン側に凸面を向け、両面が非球面である負メニスカスレンズ１ｏ、１ｐの２枚からなる。表１から表４に各レンズ群の構成を示す。

図７は実施例２である画像表示装置１００Ａの構成を示す断面図と、レンズ群のフォーカシング、ズーミングの差異の軌跡を示す図である。基本的な構成は実施例１と同様であるが、光路折り曲げ用の第１の反射面２４ａを有する第１の反射ミラー２４の位置が、実施例１と異なっている。
具体的には、画像表示装置１００Ａは、画像形成部１１からスクリーンに向かって第１の光学系３１Ａを構成する光学素子２ａ〜２ｄ、開口絞り２０６、第１の反射面２４ａ、第２の光学系３２Ａを構成する光学素子２ｅ〜２ｑを備えた投射光学系３０Ａを備えている。第１の反射ミラー２４を開口絞り２０６の直後に配置することにより、第１の反射ミラー２４の小型化に有利となる。

画像表示装置１００Ａは、画像形成部１１で形成された画像を、光学素子２ａ〜２ｐで結像し、中間像を光学素子である非球面レンズ２ｐと凹面非球面ミラー１８の間に形成する。そして、凹面非球面ミラー１８で拡大投影することにより図８に示すスクリーン４０にひずみのない像を投影する。
図８、図９に示すように、第１の反射面２４ａと第２の光学系（２ｅ〜２ｐと非球面凹面ミラー１８）は、筐体１６に支持されている。画像表示装置１００Ａの設置面５０に対する傾きφに対応して、筐体１６が次のように回転する。すなわち、第１の光学系３１Ａの光学素子２ａ〜２ｄが共有している光軸Ｐと第１の反射面２４ａが交わる回転中心点２５を中心として、図面に平行な面内で独立に回転する。これにより、図３に示した台形ひずみを補正することが可能となる。本実施例では、回転中心点２５を通るように光軸Ｐに略垂直な軸として回転軸３５が構成されている。

投射光学系３０Ａの具体的な構成を以下に示す。
投射光学系３０Ａは、画像形成部側からスクリーン側に向かって順に、次の構成を有している。正の屈折力を有する第１レンズ群２０１、光路を９０度折り曲げる第１の反射ミラー、正の屈折力を有する第２レンズ群２０２、負の屈折力を有する第３レンズ群２０３、正の屈折力を有する第４レンズ群２０４、負の屈折力を有する第５レンズ群２０５、非球面凹面ミラー１８。投射光学系３０Ａは、第１レンズ群２０１と第１の反射ミラーの間に開口絞り２０６を有し、拡大から縮小のズーミングに際し、第２レンズ群２０２のみ光軸Ｐに沿ってスクリーン側に移動する。投射距離の変動に対するフォーカシングは近距離側から遠距離側へのフォーカシングに際し、第３レンズ群２０３と第４レンズ群２０４が光軸に沿って縮小側に移動する。

第１レンズ群２０１は、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２ａとスクリーン側に強い凸面を向けた両凸レンズ２ｂ、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２ｃと画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２ｄの接合レンズからなる。第１レンズ群２０１は、負メニスカスレンズ２ａ、両凸レンズ２ｂ、正メニスカスレンズ２ｃ、負メニスカスレンズ２ｄが、画像形成部１１側から、この順に配置されている、
第２レンズ群２０２は、複数の接合レンズから構成されている。第１の接合レンズは、
画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２ｅとスクリーン側に強い凸面を向けた両凸レンズ２ｆとスクリーン側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２ｇの接合レンズである。第２の接合レンズは、スクリーン側により強い凸面を向けた両凸レンズ２ｈとスクリーン側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２ｉの接合レンズである。
第３レンズ群２０３は、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズ２ｊと、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２ｋと、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２lと、画像形成部側に強い凹面を向けた両凹レンズ２ｍからなる。
第４レンズ群２０４は、スクリーン側に凸面を向けた正メニスカスレンズ２ｎからなる。
第５レンズ群２０５はスクリーン側に凸面を向け、両面が非球面である負メニスカスレンズ２ｏと、画像形成部側に凸面を向け、両面が非球面である負メニスカスレンズ２ｐからなる。表５から表８に各レンズ群の構成を示す。

図１０は本発明の実施例３にかかる画像表示装置１００Ｂの構成を示す断面図と、レンズ群のフォーカシング、ズーミングの差異の軌跡を示す図である。実施例３は、第１の反射面２４と第２の光学系３２Ａ（光学素子２ｅ〜２ｐと第２の反射部材を構成する非球面凹面ミラー１８）とが一体に回転中心点２５（回転軸３５）を中心に回転するように構成されている点以外は、実施例２と同じ構成である。
本実施例では、第１の反射面２４ａと第２の光学系３２Ａが同一の支持体２６によって支えられていて、第１の光学系３１Ａを構成する光学素子２ａ〜２ｄの光軸Ｐと第１の反射面２４ａとの交点を回転中心点２５（回転軸３５）として回転する。この場合、第１の反射面２４ａと第２の光学系３２Ａとが独立に回転する場合と比べて補正量は小さくなるが、第１の反射面２４ａと第２の光学系３２Ａが独立した実施例２に示す筐体１６を有する場合に比べて装置構成が簡素となるので好ましい。

１０、１０Ａ、１０Ｂ 画像表示装置
１１ 光変調素子（画像形成部）
１４ａ、２４ａ 第１の反射面
１５，２５ 光軸と第１の反射面が交わる点
１７ａ、１８ａ 第２の反射面（凹面反射面）
３１、３１Ａ 第１の光学系
３２、３２Ａ 第２の光学系
３０、３０Ａ 投射光学系
３５ 回転軸
４０ａ 被投射面
Ｐ 光軸
φ 画像表示装置本体の傾き量

特開２００８−１４５７０３号公報 特開２００９−０５８９３５号公報 特開２０１０−１９７８３７号公報

Claims (12)

1. 光変調素子から光を被投射面に投射する投射光学系であって、
   縮小側から第１の光学系と第１の反射面と第２の光学系を備え、
   前記第１の光学系は屈折力を有し、前記第１の光学系からの光は前記第１の反射面で反射されて前記第２の光学系に導光され、
   前記第１の反射面または第２の光学系は回転可能であり、その回転軸は前記第１の光学系の光軸と第１の反射面が交わる点を通ることを特徴とする投射光学系。
2. 前記回転軸と前記光変調素子の長手方向は略平行であることを特徴とする請求項１に記載の投射光学系。
3. 前記第１の光学系は複数の光学素子を有し、前記複数の光学素子は光軸を共有していることを特徴とする請求項１または２に記載の投射光学系。
4. 前記第１の反射面と第２の光学系が独立に回転することを特徴とする請求項１、２又は３記載の投射光学系。
5. 前記第１の反射面の回転角をθとした時に、前記第２の光学系の回転角は２θとなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の投射光学系。
6. 前記第１の反射面と第２の光学系の回転が、画像表示装置本体の傾き量に応じて回転することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の投射光学系。
7. 前記画像表示装置本体の傾き量をφとしたときに以下の式を満足することを特徴とする請求項６記載の投射光学系。
   φ＝２θ・・・（１）
8. 前記第１の反射面と第２の光学系の回転中心が、前記光軸と前記被投射面法線を含む面と垂直方向であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の投射光学系。
9. 前記第２の光学系の最も拡大側に第２の反射面を有し、当該反射面は凹面反射面であり、前記光変調素子で形成された画像と共役な中間像を前記第１の光学系よりも拡大側に形成し、前記凹面反射面で拡大投影することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の投射光学系。
10. 前記凹面反射面は、非球面又は自由曲面であることを特徴とする請求項９記載の投射光学系。
11. 前記投射光学系は、ズームレンズであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の投射光学系。
12. 請求項１乃至１１の何れか１項に記載の投射光学系を有することを特徴とする画像表示装置。

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