JP5162570B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、スクリーン上に映像光を投写する投写光学系を有する投写型映像表示装置および投写型表示システムに関する。

従来、光源が発する光を変調する光変調素子と、光変調素子から出射される光をスクリーン上に投写する投写レンズとを有する投写型映像表示装置が知られている。

ここで、スクリーン上に映像を大きく表示するためには、投写レンズとスクリーンとの距離を長くとる必要がある。これに対して、投写レンズから出射される光をスクリーン側に反射する反射ミラーを利用して、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離の短縮を図った投写型表示システムが提案されている（例えば、特許文献１）。

ここで、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離の短縮を図ると、投写型映像表示装置がスクリーンに近くなり、投写型映像表示装置がユーザの視野に入ることになるため、スクリーンの上下又は横から斜め投写を行う必要がある。例えば、上述した投写型表示システムでは、光変調素子と投写光学系の位置を上下方向にシフトするとともに、反射ミラーとして凸面ミラーを用いることにより、投写距離の短縮と斜め投写を行っている。

また、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離の短縮を図るために、反射ミラーは、投写レンズから出射される光が斜め方向からスクリーンに入射することを可能とする位置及び角度で配置される。例えば、上述した投写型表示システムでは、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離の短縮を図るために、凸面ミラーが反射ミラーとして用いられる。
特開２００４−４５８９４号公報（請求項１、図２など） ＥＰ１８６５３７４号公報 特開２００５−３１６２５０号公報 ＥＰ０４１５２７５号公報 特開２０００−１３６６４３号公報 特開平０８−２３８９５６号公報 ＵＳ２００４／１５６１１７号公報 特開２００４−０８５７５２号公報 特開平０７−０１３１５７号公報 特開平０３−０９６４４１号公報 特開２００４−０１２７４９号公報 特開２００６−１３３２７３号公報 特開２００２−３４１２２８号公報 特開２００８−０７０６９４号公報 特開２００７−３２８１３０号公報 特開平０５−１００３１２号公報

ここで、スクリーン上に投写される映像を適切に表示するためには、反射ミラーの配置は非常に重要な要素である。従って、ユーザが反射ミラーに接触すると、反射ミラーの角度などが変わってしまい、スクリーン上に投写される映像が適切に表示されなくなってしまう。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、スクリーン上に映像光を投写しているときであっても、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離の短縮を図るために設けられた反射ミラーの配置精度を良好に保つことを可能とする投写型映像表示装置および投写型表示システムを提供することを目的とする。

本発明の一の特徴は、映像光を生成する映像光生成部（映像光生成部４０）と、前記映像光をスクリーン（スクリーン１１）上に投写する投写光学系（投写光学系３００）とを備えた投写型映像表示装置（投写型映像表示装置３０）であって、前記映像生成部は、固体光源と、映像信号に応じて前記固体光源からの光を変調する光変調素子（光変調素子４４０）とを有しており、前記投写光学系は、前記映像光生成部から出射された前記映像光を出射する投写レンズ（投写レンズ４１）と前記投写レンズから出射された前記映像光を前記スクリーン側に反射する反射ミラー（非球面ミラー５０）とを有しており、前記光変調素子の有効表示領域は、前記投写レンズの光軸（光軸中心Ｌ）に対して一方（例えば、下方）に設けられ、前記反射ミラーは、前記投写レンズの光軸に対して他方（例えば、上方）に設けられることを要旨とする。

かかる特徴によれば、光変調素子の有効表示領域が投写レンズよりも、例えば下方に設けられているため、投写レンズから出射される映像光は、投写レンズの斜め上方に向けて出射される。これにより、より広角な斜め投写が実現できるため、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離をさらに短縮することが可能である。投写型映像表示装置とスクリーンとの距離をさらに短縮することができるため、ユーザが反射ミラーに接触して反射ミラーの角度などが変わることを抑制することができる。

従って、スクリーン上に映像光を投写しているときであっても、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離の短縮を図るために設けられた反射ミラーの配置精度を良好に保つことができる。

本発明の一の特徴は、上述した一の特徴において、前記映像光は、前記反射ミラーによって集光され、集光される位置近傍に配置された透過領域を透過して前記スクリーンへ出射されることを要旨とする。

本発明の一の特徴は、投写型表示システム（投写型表示システム１００）において、本発明の投写型映像表示装置（投写型映像表示装置３０）と、前記映像光が投写されるスクリーン（スクリーン１１）と、を備えることを要旨とする。

本発明の一の特徴は、上述した一の特徴において、前記スクリーンは、透過型のスクリーンであることを要旨とする。

本発明によれば、スクリーン上に映像光を投写しているときであっても、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離の短縮を図るために設けられた反射ミラーの配置精度を良好に保つことを可能とする投写型映像表示装置および投写型表示システムを提供することができる。

第１実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（正面視）。 第１実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。 第１実施形態に係る投写型映像表示装置３０の構成を示す図である。 第２実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。 第２実施形態に係る非球面ミラー５０を示す図である。 第２実施形態に係る集光面ａを示す図である。 第２実施形態に係る防護カバー１６０を示す図である。 第３実施形態に係る非球面ミラー５０を示す図である。 第３実施形態に係る集光面ａを示す図である。 第３実施形態に係る防護カバー１６０を示す図である。 第４実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。 第５実施形態に係る映像光生成部４０の構成を示す図である。 第６実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。 第７実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。 第８実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。 第９実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。

以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［第１実施形態］
（投写型表示システムの構成）
以下において、第１実施形態に係る投写型表示システムの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（正面視）。図２は、第１実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。

図１及び図２に示すように、投写型表示システム１００は、本体部１０と、台座部２０と、投写型映像表示装置３０とを有する。

本体部１０は、投写型表示システム１００の上下方向に延びる形状を有する。本体部１０は、映像が投写されるスクリーン１１を有する。

台座部２０は、本体部１０の下面に設けられており、本体部１０を支持する。台座部２０は、車輪２１ａ及び車輪２１ｂを有しており、車輪２１ａ及び車輪２１ｂは、投写型表示システム１００を移動可能とする。

投写型映像表示装置３０は、映像光生成部４０と、投写レンズ４１と、非球面ミラー５０と、防護カバー６０とを有する。投写型映像表示装置３０は、本体部１０の上部に設けられる。ここで、投写レンズ４１及び非球面ミラー５０は、後述するように、投写光学系３００を構成する（図３を参照）。

なお、第１実施形態では、投写型映像表示装置３０は、本体部１０の上部に設けられるが、これに限定されるものではない。

具体的には、投写型映像表示装置３０は、本体部１０の下部に設けられていてもよい。この場合には、投写型映像表示装置３０は、天地逆転された状態で配置される。

また、投写型映像表示装置３０は、本体部１０の左部又は右部に設けられていてもよい。この場合には、投写型映像表示装置３０は、略９０°回転された状態で配置される。

投写型映像表示装置３０は、図３に示すように、映像光生成部４０と、投写光学系３００とによって構成される。図３では、防護カバー６０が省略されていることに留意すべきである。映像光生成部４０は、光学エンジン２００に加えて、電源回路（不図示）、映像信号処理回路（不図示）などを有する。

光学エンジン２００は、図３に示すように、光源４１０と、１対のフライアイレンズ４２０と、ＰＢＳアレイ４３０と、複数の光変調素子４４０（光変調素子４４０Ｒ、光変調素子４４０Ｇ及び光変調素子４４０Ｂ）と、クロスダイクロイックプリズム４５０とを有する。

光源４１０は、バーナ及びリフレクタによって構成されるＵＨＰランプである。

各フライアイレンズ４２０は、微小レンズ群によって構成されており、光源４１０から出射された光を均一化する。

ＰＢＳアレイ４３０は、一対のフライアイレンズ４２０から出射された光の偏光方向を揃える素子である。

光変調素子４４０は、映像信号に応じて各色成分光を変調する素子である。光変調素子４４０は、例えば、液晶パネルなどである。

クロスダイクロイックプリズム４５０は、各光変調素子４４０から出射された光を合成する。具体的には、クロスダイクロイックプリズム４５０は、光変調素子４４０Ｒから出射された赤色成分光及び光変調素子４４０Ｂから出射された青色成分光を反射する。一方で、クロスダイクロイックプリズム４５０は、光変調素子４４０Ｇから出射された光を透過する。なお、クロスダイクロイックプリズム４５０によって合成された光は、投写レンズ４１に入射することに留意すべきである。

光学エンジン２００は、複数のレンズ群（レンズ４６１〜レンズ４６６）と、複数のミラー群（ミラー４７１、ミラー４７２、ミラー４８１〜ミラー４８３）とを有する。

レンズ４６１は、青色成分光が光変調素子４４０Ｂに照射されるように、青色成分光を略平行光化するコンデンサレンズである。レンズ４６２は、緑色成分光が光変調素子４４０Ｇに照射されるように、緑色成分光を略平行光化するコンデンサレンズである。レンズ４６３は、赤色成分光が光変調素子４４０Ｒに照射されるように、赤色成分光を略平行光化するコンデンサレンズである。

レンズ４６４〜レンズ４６６は、青色成分光及び緑色成分光の光路長と赤色成分光の光路長との違いを調整するリレーレンズである。

ミラー４７１は、青色成分光を反射して、赤色成分光及び緑色成分光を透過するダイクロイックミラーである。ミラー４７２は、緑色成分光を反射して、赤色成分光を透過するダイクロイックミラーである。

ミラー４８１は、青色成分光を反射して、青色成分光を光変調素子４４０Ｂに導くミラーである。ミラー４８２及びミラー４８３は、赤色成分光を反射して、赤色成分光を光変調素子４４０Ｒに導くミラーである。

なお、第１実施形態では、光源４１０としてＵＨＰランプを用いるが、これに限定されるものではない。具体的には、光源４１０として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）などの固体光源を用いてもよい。この場合には、フライアイレンズ４２０、ＰＢＳアレイ４３０、複数のレンズ群及び複数のミラー群を用いない光学系の構成も考えられる。

投写光学系３００は、図３に示すように、投写レンズ４１と、非球面ミラー５０とを有している。投写レンズ４１は、光学エンジン２００に設けられたクロスダイクロイックプリズム４５０によって合成された光（映像光）を非球面ミラー５０側に出射する。非球面ミラー５０は、投写レンズ４１から出射された映像光を広角化して、映像光をスクリーン１１側に反射する。

非球面ミラー５０は、投写型映像表示装置３０の壁面（第１実施形態では、投写型映像表示装置３０）に固定されたアーム部材５２ａ及びアーム部材５２ｂに取り付けられる。非球面ミラー５０は、投写レンズ４１から出射された光を集光し、スクリーン１１側に反射する非球面ミラーである。

なお、第１実施形態では、投写光学系３００の後段に設けられたミラーは、非球面ミラー５０であるが、これに限定されるものではない。具体的には、投写光学系３００の後段に設けられたミラーは、自由曲面ミラーであってもよい。

図２に戻って、防護カバー６０は、非球面ミラー５０で反射される映像光の光路上に設けられる。具体的には、防護カバー６０は、投写型映像表示装置３０の下面に設けられており、非球面ミラー５０にユーザが接触できないように、非球面ミラー５０の下方を覆っている。防護カバー６０は、透明樹脂やガラスなどの光透過性部材によって構成されており、非球面ミラー５０で反射される映像光を透過する。

ここで、防護カバー６０を構成する光透過性部材の種類に応じて、スクリーン１１上に照射される映像光の光学特性（屈折率など）が変わるため、防護カバー６０を構成する光透過性部材の種類を考慮して、投写光学系３００の光学設計が行われることが好ましい。

（作用及び効果）
第１実施形態に係る投写型映像表示装置３０によれば、防護カバー６０が、非球面ミラー５０で反射された映像光の光路上に設けられているため、ユーザが非球面ミラー５０に接触して非球面ミラー５０の角度などが変わることを抑制することができる。防護カバー６０が、非球面ミラー５０で反射された映像光を透過する光透過性部材によって構成されるため、スクリーン１１上に照射される映像光が防護カバー６０によって妨げられることがない。従って、投写型映像表示装置３０とスクリーン１１との距離の短縮を図るために設けられた反射ミラーの配置精度を良好に保つことができる。

［第２実施形態］
以下において、第２実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第１実施形態と第２実施形態との差異について図面を参照しながら説明する。

具体的には、上述した第１実施形態では、非球面ミラー５０を保護する防護カバー６０は、光透過性部材によって構成される。これに対して、第２実施形態では、防護カバー１６０は、非球面ミラー５０によって集光された映像光が通る開口を有する。なお、防護カバー１６０は、光透過性部材によって構成される必要がない。

（投写型表示システムの構成）
以下において、第２実施形態に係る投写型表示システムの構成について、図面を参照しながら説明する。図４は、第２実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である。なお、図４では、図２と同様の構成について同様の符号を付していることに留意すべきである。図４に示すように、投写型表示システム１００は、防護カバー６０に代えて防護カバー１６０を有する。

（非球面ミラー及び防護カバーの構成）
以下において、第２実施形態に係る非球面ミラー及び防護カバーの構成について、図５〜図７を参照しながら説明する。

非球面ミラー５０は、図５に示すように、投写型表示システム１００の上下方向及び投写型表示システム１００の左右方向に沿って湾曲した湾曲面５１を有するミラーである。非球面ミラー５０の湾曲面５１で反射された映像光は、集光面ａ上で集光された上で、スクリーン１１上に投写される。ここで、集光面ａとは、映像光の光束の広がりが最も小さくなる面である。

具体的には、図６に示すように、集光面ａ上において、非球面ミラー５０の湾曲面５１で反射された映像光は、非球面ミラー５０の湾曲面５１の形状に応じた特定形状を有する領域ｂに集光される。なお、図６では、簡略化のために、領域ｂが楕円形状を有するものとして表しているが、領域ｂの形状は実際には複雑な形状となることに留意すべきである。

防護カバー１６０は、非球面ミラー５０側からスクリーン１１側に連通する開口１６１を有する。非球面ミラー５０の湾曲面５１で反射された映像光は、防護カバー１６０に設けられた開口１６１を通ってスクリーン１１上に照射される。

具体的には、図７に示すように、防護カバー１６０には、領域ｂに集光される映像光の特定形状に応じた開口１６１が設けられる。開口１６１のサイズは、集光面ａ上において映像光が集光される領域ｂのサイズよりも少なくとも大きい。なお、非球面ミラー５０の湾曲面５１で反射された映像光が透過可能であれば、開口１６１の形状は、どのような形状であってもよい。

なお、開口１６１のサイズを小さくするために、開口１６１は集光面ａの近傍に設けられていることが好ましい。ここで、集光面ａの近傍とは、集光面ａからの距離が“ｄ”以内の範囲である。なお、“ｄ”は、光変調素子４４０の中心を通過する光線の主光線上において、非球面ミラー５０と集光面ａとの距離を示している。

（作用及び効果）
第２実施形態に係る投写型映像表示装置３０によれば、非球面ミラー５０が、集光面ａ上において、投写レンズ４１から出射された映像光を領域ｂに集光するため、防護カバー１６０に設けられる開口１６１を小さくすることができる。これによって、防護カバー１６０に開口１６１を設けたとしても、ユーザが非球面ミラー５０に接触する可能性を抑制することができる。

また、防護カバー１６０の透過領域が光透過性部材によって構成される場合には、光透過性部材の種類に応じて投写光学系３００の光学設計を行う必要がある。これに対して、第２実施形態に係る投写型映像表示装置３０によれば、防護カバー１６０の透過領域が開口１６１であるため、光透過性部材の種類を考慮する必要がないため、投写光学系３００の光学設計が容易となる。

［第３実施形態］
以下において、本発明の第３実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第２実施形態と第３実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、上述した第２実施形態では、非球面ミラー５０は、投写型表示システム１００の上下方向及び投写型表示システム１００の左右方向に沿って湾曲した湾曲面５１を有するミラーである。これに対して、第３実施形態では、非球面ミラー５０は、投写型表示システム１００の上下方向に沿ってのみ湾曲した湾曲面５１を有するミラーである。

また、上述した第２実施形態では、防護カバー１６０には、非球面ミラー５０の湾曲面５１の形状に応じた特定形状を有する開口１６１が設けられる。これに対して、防護カバー１６０には、投写型表示システム１００の左右方向に長い矩形形状を有する開口１６１が設けられる。

（非球面ミラー及び防護カバーの構成）
以下において、第３実施形態に係る非球面ミラー及び防護カバーの構成について、図８〜図１０を参照しながら説明する。

非球面ミラー５０は、図８に示すように、投写型表示システム１００の上下方向に沿ってのみ湾曲した湾曲面５１を有するミラーである。非球面ミラー５０の湾曲面５１で反射された映像光は、第２実施形態と同様に、集光面ａ上で集光された上で、スクリーン１１上に投写される。

具体的には、図９に示すように、集光面ａ上において、非球面ミラー５０の湾曲面５１で反射された映像光は、非球面ミラー５０の湾曲面５１の形状に応じた特定形状を有する領域ｂに集光される。なお、図９では、簡略化のために、領域ｂが投写型表示システム１００の左右方向に長い矩形形状を有するものとして表しているが、領域ｂの形状は実際には複雑な形状となることに留意すべきである。

防護カバー１６０は、第２実施形態と同様に、非球面ミラー５０側からスクリーン１１側に連通する開口１６１を有する。非球面ミラー５０の湾曲面５１で反射された映像光は、防護カバー１６０に設けられた開口１６１を通ってスクリーン１１上に照射される。

具体的には、図１０に示すように、防護カバー１６０には、投写型表示システム１００の左右方向に長い矩形形状を有する開口１６１が設けられる。開口１６１のサイズは、集光面ａ上において映像光が集光される領域ｂのサイズよりも少なくとも大きい。なお、非球面ミラー５０の湾曲面５１で反射された映像光を透過可能であれば、開口１６１の形状は、どのような形状であってもよい。

［第４実施形態］
以下において、第４実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第２実施形態と第４実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、上述した第２実施形態では、投写レンズ４１から出射される映像光は１回のみ反射される。これに対して、投写レンズ４１から出射される映像光は複数回（３回）に亘って反射される。

（投写型表示システムの構成）
以下において、第４実施形態に係る投写型表示システムの構成について、図面を参照しながら説明する。図１１は、第４実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。なお、図１１では、上述した図２と同様の構成については同様の符号を付していることに留意すべきである。

図１１に示すように、投写型表示システム１００は、図２に示した構成に加えて、反射ミラー７０と、反射ミラー８０とを有する。

反射ミラー７０は、投写レンズ４１から出射される映像光を反射ミラー８０側に反射する凸面ミラーである。また、反射ミラー７０が凸面ミラーであるため、投写レンズ４１から出射される映像光が拡大される。反射ミラー８０は、反射ミラー７０で反射された映像光を非球面ミラー５０側に反射する凹面ミラーである。なお、投写レンズ４１、反射ミラー７０、反射ミラー８０及び非球面ミラー５０は、投写光学系を構成することに留意すべきである。

（作用及び効果）
第４実施形態に係る投写型映像表示装置３０によれば、投写レンズ４１から出射される映像光が、非球面ミラー５０だけではなくて、反射ミラー７０及び反射ミラー８０で反射される。従って、投写型映像表示装置３０の奥行き方向のサイズを小さくしても、投写型映像表示装置３０は、投写レンズ４１から出射される映像光を十分に拡大してスクリーン１１上に投写することができる。

［第５実施形態］
以下において、第５実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第１実施形態と第５実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、上述した第1実施形態では特に触れていないが、第５実施形態では、光変調素子４４０の有効表示領域は、投写レンズ４１よりも下方に設けられている。

（映像光出射装置の構成）
以下において、第５実施形態に係る映像光出射装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１２は、第５実施形態に係る映像光生成部４０の構成を示す図である。ここで、映像光生成部４０は、図３と同様の構成を有している。図１２では、第５実施形態の説明で必要な構成のみが図示されていることに留意すべきである。

図１２に示すように、映像光生成部４０では、光変調素子４４０の有効表示領域は、投写レンズ４１よりも下方に設けられている。具体的には、光変調素子４４０の有効表示領域は、投写レンズ４１の光軸中心Ｌよりも下方に設けられている。

これによって、投写レンズ４１から出射される映像光は、投写レンズ４１の斜め上方に向けて出射される。従って、投写レンズ４１から出射された映像光をスクリーン１１（図１２では不図示）側に反射する非球面ミラー５０は、投写レンズ４１の斜め上方に設けられる。

（作用及び効果）
第５実施形態によれば、光変調素子４４０の有効表示領域が投写レンズ４１よりも下方に設けられているため、投写レンズ４１から出射される映像光は、投写レンズ４１の斜め上方に向けて出射される。従って、より広角な斜め投写が実現できるため、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離をさらに短縮することが可能である。

［第６実施形態］
以下において、第６実施形態について図面を参照しながら説明する。第６実施形態は、第１実施形態と第５実施形態とを組み合わせた実施形態である。

（投写型表示システムの構成）
以下において、第６実施形態に係る投写型表示システムの構成について、図面を参照しながら説明する。図１３は、第６実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。なお、図１３では、上述した図２と同様の構成については同様の符号を付していることに留意すべきである。

図１３に示すように、投写型表示システム１００では、投写レンズ４１及び非球面ミラー５０を覆うように、保護カバー２６１及び保護カバー２６２が設けられている。保護カバー２６２は、集光面ａの近傍に設けられており、光透過性部材によって構成されている。保護カバー２６２は、非球面ミラー５０の湾曲面５１の形状に応じて集光される特定形状の光束を透過可能な形状を有する。なお、非球面ミラー５０の湾曲面５１で反射された映像光を透過可能であれば、保護カバー２６２の形状は、どのような形状であってもよい。

なお、保護カバー２６１は、光透過性部材によって構成されている必要がないことは勿論である。非球面ミラー５０は、保護カバー２６１の内側に設けられた保持機構によって、保護カバー２６１の内側に保持されている。

［第７実施形態］
以下において、第７実施形態について図面を参照しながら説明する。第７実施形態は、第２実施形態と第５実施形態とを組み合わせた実施形態である。

（投写型表示システムの構成）
以下において、第７実施形態に係る投写型表示システムの構成について、図面を参照しながら説明する。図１４は、第７実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。なお、図１４では、上述した図４と同様の構成については同様の符号を付していることに留意すべきである。

図１４に示すように、投写型表示システム１００では、投写レンズ４１及び非球面ミラー５０を覆うように、保護カバー３６１が設けられている。保護カバー３６１は、集光面ａの近傍に開口３６２を有している。開口３６２は、非球面ミラー５０の湾曲面５１の形状に応じて集光される特定形状の光束を透過可能な形状を有する。なお、非球面ミラー５０の湾曲面５１で反射された映像光を透過可能であれば、開口３６２の形状は、どのような形状であってもよい。

なお、非球面ミラー５０は、保護カバー３６１の内側に設けられた保持機構によって、保護カバー３６１の内側に保持されている。

［第８実施形態］
以下において、第８実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第６実施形態と第８実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、上述した第６実施形態では、光透過性部材によって構成された保護カバー２６２が集光面ａの近傍に設けられている。これに対して、第８実施形態では、映像光をさらに広角に投写するための凹面レンズが集光面ａの近傍に設けられる。具体的には、凹面レンズは、集光面ａから“ｄ”の範囲内において、集光面ａよりもスクリーン１１側に配置されることが好ましい。

（投写型表示システムの構成）
以下において、第８実施形態に係る投写型表示システムの構成について、図面を参照しながら説明する。図１５は、第８実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。なお、図１５では、上述した図１３と同様の構成については同様の符号を付していることに留意すべきである。

図１５に示すように、投写型表示システム１００では、光透過性部材によって構成された保護カバー２６２に代えて、凹面レンズ２６３が設けられている。

凹面レンズ２６３は、集光面ａの近傍に設けられている。具体的には、凹面レンズ２６３は、集光面ａから“ｄ”の範囲内において、集光面ａよりもスクリーン１１側に配置されている。凹面レンズ２６３は、少なくとも非球面ミラー５０側に凹面を有しており、スクリーン１１側に平面を有していることが好ましい。また、平面の保護カバー２６１によって投写光学系を囲繞することが好ましい。すなわち、凹面レンズ２６３に設けられた平面及び平面の保護カバー２６１によって投写光学系が囲繞されるため、保管時などにおいて、凹面レンズ２６３お及び保護カバー２６１の外面に局所的に塵が溜まることを抑制することができる。

なお、第８実施形態では、投写レンズ４１、非球面ミラー５０及び凹面レンズ２６３は、映像光をスクリーン１１上に投写する投写光学系３００を構成する。

また、第８実施形態では、保護カバー２６２に代えて、凹面レンズ２６３を用いたが、これに限定されるものではない。具体的には、保護カバー２６２に代えて、非球面レンズや自由曲面レンズが用いられてもよい。

このように、集光面ａの近傍に凹面レンズ２６３が設けられているため、第６実施形態に比べて、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離をさらに短縮することが可能である。

凹面レンズ２６３が、集光面ａから“ｄ”の範囲内において、集光面ａよりもスクリーン１１側に配置されている。すなわち、凹面レンズ２６３は、集光面ａに映像光が集光された後に、再び発散した映像光を集光する。従って、凹面レンズ２６３による広角化の効果がさらに得られる。

［第９実施形態］
以下において、第９実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第７実施形態と第９実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、上述した第７実施形態では、投写光学系３００は、投写レンズ４１及び非球面ミラー５０によって構成される。これに対して、第９実施形態では、投写光学系３００は、投写レンズ４１を有しておらず、複数のミラー群によって構成される。

（投写型表示システムの構成）
以下において、第９実施形態に係る投写型表示システムの構成について、図面を参照しながら説明する。図１６は、第９実施形態に係る投写型表示システム１００の構成を示す図である（側面視）。なお、図１６では、上述した図１４と同様の構成については同様の符号を付していることに留意すべきである。

図１６に示すように、投写型表示システム１００では、投写レンズ４１及び非球面ミラー５０に代えて、複数のミラー群（ミラー１５１〜ミラー１５５）が設けられている。ここで、ミラー１５１〜ミラー１５５は、投写光学系３００を構成することに留意すべきである。

第９実施形態では、ミラー１５１、ミラー１５２、ミラー１５４及びミラー１５５が凹面レンズであり、ミラー１５３が凸面レンズである。しかしながら、ミラーの組み合わせはこれに限定されるものではないことは勿論である。

第９実施形態では、集光面ａの近傍に開口３６２が設けられているが、これに限定されるものではない。具体的には、第６実施形態のように、光透過性部材によって構成された保護カバー２６２が集光面ａの近傍に設けられていてもよい。第８実施形態のように、投写光学系３００の最後段に設けられたミラー１５５で反射された映像光を集光する凹面レンズ２６３が集光面ａの近傍に設けられていてもよい。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上述した第１実施形態では、防護カバーの全体が光透過性部材によって構成されるが、これに限定されるものではない。具体的には、防護カバーが、非球面ミラー５０によって集光された映像光を透過する透過領域を有しており、透過領域のみが光透過性部材によって構成されればよい。非球面ミラー５０が映像光を集光するため、透過領域のサイズを小さくすることができ、透過領域を構成する光透過性部材の手入れが容易となる。

第２実施形態及び第３実施形態では、防護カバー１６０に設けられた開口１６１の形状は、楕円形状及び投写型表示システム１００の左右方向に長い矩形形状であるが、これに限定されるものではない。具体的には、防護カバー１６０に設けられた開口１６１の形状は、集光面ａにおいて非球面ミラー５０によって集光される映像光（領域ｂ）の形状に応じて定められる。

第２実施形態〜第８実施形態では、投写レンズ４１から出射された映像光をスクリーン１１側に反射するミラーとして非球面ミラーを用いるが、これに限定されるものではない。具体的には、投写レンズ４１から出射された映像光をスクリーン１１側に反射するミラーとして自由曲面ミラーを用いてもよい。収差や解像度について工夫をすれば、投写レンズ４１から出射された映像光をスクリーン１１側に反射するミラーとして球面ミラーを用いてもよい。

各実施形態によれば、上述したように、反射ミラーを設けることによって、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離が短縮される。従って、投写型映像表示装置とスクリーンとの間に人などが入り込んで、映像光が遮られることを抑制することができる。また、光源４１０としてＬＤを用いた場合に、レーザ光（映像光）が人に照射される可能性を低減することができる。

上述した実施形態では、反射型のスクリーンを用いるフロント投写型の表示システムについて例示したが、透過型のスクリーンを用いることも可能である。

１０・・・本体部、１１・・・スクリーン、２０・・・台座部、２１ａ・・・車輪、２１ｂ・・・車輪、３０・・・投写型映像表示装置、４０・・・映像光生成部、４１・・・投写レンズ、５０・・・非球面ミラー、５１・・・湾曲面、５２ａ・・・アーム部材、５２ｂ・・・アーム部材、６０・・・防護カバー、７０・・・反射ミラー、１００・・・投写型表示システム、１５１〜１５５・・・ミラー、１６０・・・防護カバー、１６１・・・開口、２６１〜２６２・・・保護カバー、２６３・・・凹面レンズ、３６１・・・保護カバー、３６２・・・開口、２００・・・光学エンジン、３００・・・投写光学系、４１０・・・光源、４２０・・・フライアイレンズ、４３０・・・ＰＢＳアレイ、４４０・・・光変調素子、４５０・・・クロスダイクロイックプリズム、４６１〜４６６・・・レンズ、４７１〜４７２・・・ダイクロイックミラー、４８１〜４８３・・・ミラー

Claims (4)

1. 映像光を生成する映像光生成部と、前記映像光をスクリーン上に投写する投写光学系と、を備えた投写型映像表示装置であって、前記映像光生成部は固体光源と映像信号に応じて前記固体光源からの光を変調する光変調素子とを有しており、前記投写光学系は前記映像光生成部から出射された前記映像光を出射する投写レンズと前記投写レンズから出射された前記映像光を前記スクリーン側に反射すると共に集光する反射ミラーとを有しており、前記光変調素子の有効表示領域は前記投写レンズの光軸に対して一方に設けられ、前記反射ミラーは前記投写レンズの光軸に対して他方に設けられた投写型映像表示装置において、
   少なくとも前記投写レンズと前記反射ミラーを覆う保護カバーをさらに備え、
   前記保護カバーは、前記映像光が集光される位置近傍に配置された透過領域を有しており、
   前記映像光は、前記透過領域を透過して前記スクリーンへ出射されることを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 請求項１記載の投写型映像表示装置において、
   前記投写光学系は、前記映像光を反射するミラーをさらに備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
3. 請求項１記載の投写型映像表示装置と、前記映像光が投写されるスクリーンと、を備えることを特徴とする投写型表示システム。
4. 請求項３記載の投写型表示システムにおいて、
   前記スクリーンは、透過型のスクリーンであることを特徴とする投写型表示システム。