(57)【要約】【課題】高い投射倍率とコンパクト性を実現でき、なおかつ、設置状態における姿勢の自由度の大きい画像表示装置を実現する。【解決手段】画像形成部に形成された画像情報を投射画像として表示する投射光学系と、  光束偏向機能を有し結像機能を持たない１以上の偏向素子と、を有し、投射光学系は、画像形成部に形成された画像情報に共役な中間像Ｉｍ０を形成する正の屈折力の第１光学系１０と、中間像に共役な像を投射画像として形成する第２光学系１２とを有し、偏向素子１４は、投射光学系から出た投射光束を反射し、反射された投射光束の光路が第１光学系１０と第２光学系１２の間を通過するように、投射光束を偏向する機能を有し、且つ、反射面の偏向角が可変である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を生成させる画像形成部と、
該画像形成部に形成された画像情報を投射画像として表示する投射光学系と、
光束偏向機能を有し結像機能を持たない１以上の偏向素子と、を有し、
前記投射光学系は、画像形成部に形成された画像情報に共役な中間像を形成する正の屈折力の第１光学系と、前記中間像に共役な像を投射画像として形成する第２光学系とを有し、該第２光学系は、１以上の反射型光学素子を含み、
前記偏向素子は、前記投射光学系から出た投射光束を反射し、反射された投射光束の光路が第１光学系と第２光学系の間を通過するように、前記投射光束を偏向する機能を有し、且つ、反射面の偏向角が可変であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像表示装置において、
偏向素子の偏向角が、画像表示装置本体の基準設置面に対する傾きに応じて可変であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像表示装置において、
画像表示装置本体の基準設置面に対する傾き量を検知する傾き量検知手段と、検知された傾き量に応じて、偏向素子の偏向角を変化させる偏向角変化手段を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像表示装置において、
偏向角変化手段による偏向角の変化量：ηが、傾き量検知手段により検知された画像表示装置本体の基準設置面に対する傾き量：θに対して、−η＝θ／２であることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は画像表示装置、より詳細には、液晶パネル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。この発明の画像表示装置はフロントプロジェクタとして好適に実施できる。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル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は、リアプロジェクタやフロントプロジェクタ等として広く実施されている。これらのプロジェクタでは、投射画像の結像に必要な光路長を確保しつつ、投射面とライトバルブの間隔を如何にして短縮するか、また、画像表示装置本体の大型化を招来させることなく如何にして投射倍率を増大させるかが追及され、近来、このような要請に応え得るものとして「結像作用をもつ曲面ミラー」を投射光学系内に設けたものが種々提案されている（特許文献１、２等）。
【０００３】
提案された投射光学系には、投射光学系自体を「複数の曲面ミラーのみ」で構成したものや、屈折光学系と曲面ミラーを組合わせたもの等が知られており、何れも広角で大きな倍率を実現できている。
【０００４】
しかしながら、従来から知られたこれら投射光学系は、投射光束を投射面に対して斜め方向から投射して結像させるものであり、投射倍率が高いことも相俟って、投射光学系を有する画像表示装置の僅かな姿勢変化で、投射画像に「台形歪（正方形形状であるべき画像が台形形状に歪む現象）」が生じ易い。
【０００５】
特許文献２には、第２のミラーで、投射光束の向きを変えてスクリーン上の所望の領域に向けて射出させるものが開示されている。  
特許文献２記載の投射光学系は、第１のレンズ系と第２のレンズ系とで結像系をなし、結像系から射出した光束を第２のミラーで偏向しているが、投射光学系のレンズよりも大きい偏向ミラーが用いられ、偏向ミラーに入射する光線は、結像系から広がっており、このような投射光学系に偏向機能を持たせると、偏向ミラーの大きさが結像系のレンズ径よりも大きくならざるを得ず、画像表示装置全体の装置が大きくならざるを得ない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は上述したところに鑑み、結像作用をもつ曲面ミラーを投射光学系内に有し、高い投射倍率とコンパクト性を実現でき、なおかつ、設置状態における姿勢の自由度の大きい画像表示装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の画像表示装置は、画像形成部と、投射光学系と、偏向素子とを有する。
【０００８】
「画像形成部」は、投射表示される画像を生成させるものであって、具体的には液晶パネル等のライトバルブを用いることができる。ライトバルブは、液晶パネルのように「生成させた画像を照明光で照射する方式」のものでもよいし、「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」のものでも良い。
【０００９】
「投射光学系」は、画像形成部に形成された画像情報を投射画像として表示する光学系である。即ち、画像形成部に形成された画像情報が、投射光学系により投射面上に結像投射される。
【００１０】
「偏向素子」は、光束偏向機能を有するが結像機能を持たない光学素子である。偏向素子は１以上が用いられる。
【００１１】
投射光学系は、第１光学系、第２光学系を有する。
【００１２】
「第１光学系」は、正の屈折力を持ち「画像形成部に形成された画像情報に共役な中間像」を、上記正の屈折力により形成する。従って、第１光学系には１以上の屈折光学系が含まれる。  
「第２光学系」は、第１光学系により形成された中間像に共役な像を、投射画像として形成する光学系であり、１以上の反射型光学素子を含む。
【００１３】
即ち、第２光学系は、最も簡単な構成として「１個の反射型光学素子」で構成できる。この場合「１個の反射型光学素子」は、「第１光学系により形成された中間像」を物体としてこれに共役な像を投射画像として結像させる結像機能を有し、従って、凹面鏡として構成できる。この場合の凹面形状に各種の非球面形状・自由面形状を与えることにより、投射画像を良好ならしめることができる。
【００１４】
第２光学系は、１以上の反射型光学素子を含んで構成されるので、２以上の反射型光学素子を組合わせて構成することもできる。２以上の反射型光学素子のうちには、結像機能を持たないものが含まれても良い。
【００１５】
中間像は、第１光学系と第２光学系との間に形成される。
【００１６】
偏向素子は「投射光学系から出た投射光束を反射し、反射された投射光束の光路が第１光学系と第２光学系の間を通過するように、投射光束を偏向する機能」を有し、反射面の偏向角が可変である。
【００１７】
偏向素子は、上記の如く「投射光学系から出た投射光束」を反射するが、結像機能を持たないので、投射光束に対して何らの結像作用を及ぼさず、その機能は投射光束の光路を屈曲させることである。
【００１８】
上記「反射面の偏向角」は、投射光束の光路を反射して偏向させるときの「偏向の角」を言う。偏向素子は１以上が用いられるから、２以上の偏向素子を用い、投射光束の光路を２箇所以上で屈曲させてもよい。２以上の偏向素子を用いる場合、各偏向素子の位置は、偏向された投射光束の光路が「第１光学系と第２光学系の間を通過する」という条件と「投射光学系の結像を妨げない」という条件を満たせば良い。
【００１９】
偏光素子の配置位置としては「投射画像を得るために機能する投射光学系の最大有効径内」が望ましい。
【００２０】
「偏向素子」としては平面鏡を好適に用いることができるが、これに限らず、結像機能を持たない「フレネル型の偏向素子」を用いることもできる。
【００２１】
上記のように、投射光学系から出でた投射光を、偏向素子により偏向させ、投射光束の光路が第１光学系と第２光学系の間を通過するようにするので「画像表示装置における投射光学系のレイアウトをコンパクト化」できる。
【００２２】
また、偏向素子による偏向角が可変であるので、投射光束の光路の方向を変化させることができ、投射面上における、投射画像の位置をある程度移動させることができる。
【００２３】
上記請求項１記載の画像表示装置における「偏向素子の偏向角」は可変であるが、この偏向角を「画像表示装置本体の基準設置面に対する傾き」に応じて可変とすることが好ましい（請求項２）。
【００２４】
「基準設置面」は、画像表示装置を設置する際の基準となる面である。投射面であるスクリーン面と画像表示装置との位置関係が正しい場合には、画像表示装置を基準設置面に設置することにより、スクリーン上に台形歪のない投射画像を投射できる。投射光学系はこのように設計される。
【００２５】
画像表示装置の使用時に、画像表示装置が基準設置面に対して傾くことがありうる。例えば、画像表示装置を設置する面が設置基準面に対して傾いている場合や、投射面が画像表示装置に対して相対的に傾いている場合などである。このような場合、画像表示装置自体の態位を調整せずに、偏向素子の傾きを調整して偏向角を変化させるのみで、台形歪のない適正な投射画像を得ることができる。
【００２６】
この請求項２記載の画像表示装置は、傾き量検知手段と偏向角変化手段とを有することができる（請求項３）。  
「傾き角検出手段」は、画像表示装置本体の基準設置面に対する傾き量を検知する手段である。傾き角検出手段としては種々のものを利用できる。例えば、画像表示装置本体のケーシング等に「基準設置面に対して０点を調整した水準儀」を固定的に儲け、この水準儀の水泡の位置をエリアセンサ等で検出し画像表示装置本体の設置基準面に対する傾き角を検出するようにできる。
【００２７】
あるいは、剛体振り子をケーシング内に儲け、剛体振り子の回転角として「設置基準面に対する傾き角」を検出するなど、重力を利用して鉛直方向を検知する手段などを好適に用いることもできる。
【００２８】
「偏向角変化手段」は、傾き量検知手段により検知された傾き量に応じて、偏向素子の偏向角を変化させる。偏向角変化手段としては、サーボモータ等の回転駆動手段等を適宜に用いることができる。
【００２９】
請求項３のように構成することにより、画像表示装置の基準設置面に対する傾き量に応じて自動的に、投射光束を適正な方向に向けることが可能になるので、ユーザビリティの格段の向上を図れる。
【００３０】
なお、偏向角変化手段は「手動式のもの」を用い、傾き角検出手段により検出された傾き角に応じて、偏向素子の偏向角を手動により変化させる用に構成することもできる。
【００３１】
請求項３記載の画像表示装置においては、偏向角変化手段による偏向角の変化量：ηを「傾き量検知手段により検知された画像表示装置本体の基準設置面に対する傾き量：θ」に対して「−η＝θ／２」とするのが良い（請求項４）。「負号」は、偏向角の変化量：ηの向きが、傾き量：θを補正する向きであることを意味する。このように「ηとθ」の関係が定められるので、偏向角の調整に「特別な補正テーブル」を必要とせずに、偏向素子の角度の変位量：ηを設定でき、簡便に画像表示装置を構成でき、投射画像の品質を自動的に適正に保つ高機能を実現できる。
【発明の効果】
【００３２】
以上に説明したように、この発明によれば新規な画像表示装置を実現できる。  
この発明の画像表示装置は、上記の如く、画像表示装置本体が設置基準面に対して傾いても、画像表示装置自体の態位を調整することなく、偏向素子の傾きを調整して偏向角を変化させるのみで、台形歪のない適正な投射画像を得ることができるとともに、偏向素子を含めた投射光学系のコンパクト性を高め、コンパクトな画像表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】画像表示装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】図１の実施の形態に即して発明の特徴部分を説明するための図である。
【図３】画像表示装置の実施の別形態を説明するための図である。
【図４】画像表示装置の実施の他の形態を説明するための図である。
【図５】図４の実施の形態に関連して発明の特徴部分を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、発明の実施の形態を説明する。  
図１、図２は実施の１形態を説明するための図である。
【００３５】
図１において、符号０は「画像形成部」を示す。画像形成部０は具体的には例えば「液晶パネル」等のライトバルブであり、符号０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０が液晶パネル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０に形成された画像情報ａｂが照明光により照明される。
【００３６】
そして、形成された画像情報ａｂ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。
【００３７】
画像形成部０からの投射光束は、投射光学系における第１光学系１０と第２光学系１２により「結像光束」とされる。即ち、画像形成部０に形成された画像情報ａｂが、投射光学系１０、１２により投射画像として表示されることになる。
【００３８】
投射光学系は、上記の如く第１光学系１０と第２光学系１２とを有するが、第１光学系１０は「正の屈折力」をもち、画像形成部０に形成された画像情報に共役な中間像Ｉｍ０を、第１光学系１０と第２光学系１２との間に「空間像」として形成する。
【００３９】
中間像Ｉｍ０は平面像として結像する必要は無く、この実施の形態においても、後述の他の実施の形態においても「曲面像」として結像している。
【００４０】
この実施の形態において第１光学系１０は「レンズ系（図示の簡単のために１枚のレンズとして簡単化して示している。）」である。
【００４１】
第１光学系１０から射出した光束は、第２光学系１２に向かって伝搬し、上記の如く中間像Ｉｍ０を形成したのち第２光学系１２に入射する。  
第２光学系１２は、この実施の形態において「１枚の凹面鏡」により構成されている。
【００４２】
第２光学系は前述の如く「１以上の反射型光学素子を含む」ことができるから、２以上の結像ミラーを含んで構成することもできるし、１枚以上の結像ミラーとレンズとの複合系として構成することも可能である。
【００４３】
第２光学系１２は、中間像Ｉｍ０に共役な像を「投射画像として形成」する。即ち、画像形成部０に形成された画像情報ａｂの投射画像は「第１光学系１０と第２光学系１２」とにより結像される。
【００４４】
第２光学系１２により反射された結像光束は、偏向素子１４に入射するが、仮に偏向素子１４が存在しなければ、そのまま進んで、投射画像ａ''b''として結像する。  
偏向素子１４は投射光学系の第２光学系１２からでた結像光束が入射する面が「曲率を持たない鏡面」であり、入射する光束を反射して光路を偏向させる。
【００４５】
偏向素子１４により反射された結像光束の光路は、第１光学系１０と第２光学系１２との間を通過する。換言すすれば、偏向素子１４は、結像光束を反射させ、その光路を「第１光学系１０と第２光学系１２との間を通過する」ように偏向する。
【００４６】
偏向素子１４により偏向された結像光束は、画像情報ａｂの投射画像ａ’ｂ’として結像する。図１の光学配置では、投射画像ａ’ｂ’の結像位置が投射面であって、この面にスクリーン面１６が配置される。
【００４７】
このように、偏向素子１４を設けて、投射光束を「投射光学系内部（光学要素の間）を通過させる」ことにより、投射光束をも含む投射システムが占有する空間をコンパクトにすることが可能となっている。
【００４８】
画像形成部０は、投射光学系の結像作用における物体にあたり、この物体情報である画像情報ａｂを第１光学系１０により中間像Ｉｍ０として形成する。中間像Ｉｍ０が形成される位置は、一点鎖線Ａｘ１で示した「第１光学系光軸」を挟んで、物体と反対側（図の下方）である。
【００４９】
中間像Ｉｍ０は、第２光学系１２の作用により、中間像面に共役な結像面（スクリーン面１６）上に投射画像ａ’ｂ’として結像する。画像形成部０は、図１では、第１光学系光軸Ａｘ１より上に位置されているが、第１光学系１０により形成される中間像Ｉｍ０は、同光軸Ａｘ１より下に結像し、投射画像ａ’ｂ’は同光軸Ａｘ１より下側に結像する。
【００５０】
図２は、図１に示す実施の形態において「画像表示装置本体が、基準設置面に対して傾いた状態」を示している。
【００５１】
前述のように「投射面であるスクリーン面１６と画像表示装置との位置関係が正しい場合には、画像表示装置を基準設置面に設置することにより、スクリーン上に台形歪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。図１は、投射面であるスクリーン面１６と画像表示装置との位置関係が正しい場合であり、画像表示装置は基準設置面に正しく設置されている。
【００５２】
図２は、投射面であるスクリーン面１６が、図１の状態から反時計回りに角：γだけ傾いた状態を示している。この状態はまた、スクリーン面１６が「図１と同一位置」にあるとすれば、画像表示装置自体が設置基準面に対して時計回りに角：−γ（時計回り）だけ傾いた状態と等価である。  
図１に示す状態は「画像表示装置とスクリーンとの位置関係が適正」な状態であるから、図２に示す状態は画像表示装置が基準設置面に対して傾いた状態である。
【００５３】
このような場合、従来は、画像表示装置自体の態位を調整することにより、投射画像の形状（台形歪）を補正していたが、偏向素子１４は「図面に平行な面内」での傾きを可調整としているので、偏向素子１４の傾きを変化させて、反射された投射光束の偏向角を調整するのみで、図２の如く、スクリーン１６面上に、台形歪なく投射画像ａ’ｂ’を投射することができる。
【００５４】
図に示す角：γに対し、偏向素子１４の傾け角：η（偏向角の変化量）を、角：γと同じく反時計回りにη＝γ／２とすれば（即ち、画像表示装置の基準設置面に対する傾き角（時計回り）：−γに対して「−γ／２」とすれば）、スクリーン１６上に適正な投射画像ａ’ｂ’を投射できる。
【００５５】
投射面の僅かなズレ、特にスクリーンに平行な状態からの傾きにより、投射画像の形状が矩形とならず台形になる（所謂「キーストン歪」）のは周知の如くであり、この現象は、投射光学系が広画角であるほど「ズレに対する台形歪みの歪量」が顕著になる。
【００５６】
台形歪を「画像表示装置全体を移動」で補正する従来の技術では、台形歪を補正するために装置も大掛かりなものとなるが、図１、図２に示す実施の形態のように、光学系の一部（偏向素子１４）のみを変位（傾け）る構成を採用することで、ライトバルブや照明系などの光学系を変位させることなく、投射画像の台形歪を補正することができる。
【００５７】
図３に、実施の別形態を示す。  
繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては、図１、図２におけると同一の符号を用いる。  
図３において、符号０で示すライトバルブ（画像形成部）からの光束は、第１光学系１０と、この第１光学系１０とともに投射光学系を構成する第２光学系１２とにより結像光束となり、偏向素子１４により反射されて光路を偏向され、投射面であるスクリーン１６上に投射画像を結像する。
【００５８】
第１光学系１０と第２光学系１２とにより構成される投射光学系は勿論「拡大結像系」で、第１光学系１０は画像形成部０に形成される画像情報に共役な中間像を、第１光学系１０と第２光学系１２との間に空間増として結像させる。
【００５９】
第１光学系１０は正の屈折力を持つレンズ系で、複数枚のレンズで構成されている。
【００６０】
第２光学系１２は１枚の凹面鏡により構成され、中間像に共役な投射画像を結像させるが、図の如く結像光束を「図の上方」へ向けて射出させる。
【００６１】
第２光学系１２から射出した結像光束は、偏向素子１４により反射されて光路を偏向され、スクリーン１６上に結像する。
【００６２】
このような投射光学系にあって、偏向素子１４を「投射光学系から出でて投射位置に至る光路上に配置して結像光束の光路」を偏向し、偏向された「結像光束」を、投射光学系内部を通る「結像光束」に交差して投射する。
【００６３】
この実施の形態では、偏向素子１４の平反射面の「図に平行な面内での傾き量」を、画像表示装置とスクリーンとの位置関係に応じて調整することにより、スクリーン１６上に台形歪のない投射画像を結像させることができる。
【００６４】
上に説明した実施の各形態や、後述する他の形態においても、偏向素子は、平面鏡に限らず「レンズ収束機能のない（パワーのない）フレネル型の偏向素子」でも良い。
【００６５】
なお「偏光素子」は、好ましくは「投射画像を得るために機能する投射光学系の最大有効径内」に配置されることが望ましい。
【００６６】
即ち、第１光学系１０と第２光学系１２とで構成される投射光学系を一体に保持する筐体の内部に配置するのがよい。図１〜図３には、光学素子を保持する鏡筒等の保持部材は描かれていないが、各光学素子の配置については上記説明のみで当業者には自明であると考える。
【００６７】
出願人が先に特開２００４−２５８６２０号公報等で提案した「屈折光学系と凹面ミラーにより拡大投射する光学系」は、この発明で用いられる投射光学系として好適であり、このような光学系を用い、凹面ミラーから出る結像光束を、偏向素子である平面ミラー等で折り返し、屈折光学系と凹面ミラーの間の空間を通過させる構成とすることができる。
【００６８】
このような構成を採ることにより「投射システムがコンパクト化」され、投射光学装置の大きさを小さくでき、設置性、可搬性の向上、筐体コンパクト化に伴う精度の確保、あるいは材料削減など、画像表示装置小型化に寄与するさまざまな効果が得られる。
【００６９】
この発明の画像表示装置で用いられる投射光学系のように「一旦、中間像を結像させる光学系」では、第２光学系で所謂「絞り」に相当して「光束が一旦集まる箇所」があり、この位置の近傍に偏向素子を配置することにより「偏向素子のサイズを小さくする」ことができる。
【００７０】
また、第２光学系の上記「絞り」近傍では、光束が集まっているので「投射光束の広がり」が比較的少なく、中間像を形成しない従来の他の光学系と比較すると格段に「結像光束」と偏向素子により偏向された光路とを交差させやすい。
【００７１】
従来から知られた拡大投射系では、「投射光束」は投射光学系を出でると徐々に光束幅が広がるので、結像光束を「投射光学系の内部を通過させる発想」を得られない。
【００７２】
また、結像光学系は通常「外界と遮蔽」する目的でレンズ鏡筒などに組みつけられており、結像光学系内で「結像光束に投射光束を交差させる」という発想は行われない。この発明は、投射光束の直進性にも着目し、フレア光による投射性能の劣化を発生させないように「投射光学系内で結像光束と投射光束」を交わるような構成を見出したものである。
【００７３】
また、偏向素子の角度を可変とする構成を採用することで、投射画像を傾けるなどの、投射画像位置の調整が可能となった。
【００７４】
この投射画像の位置調整が可能となる効果は、従来技術ではなし得ない。
【００７５】
図４（ａ）、（ｂ）を参照して、実施の他の形態を説明する。  
この実施の形態では、光源１４−１から放射された光束が、照明光学系１５−１により効率的に画像形成部５−１へ照明される。
【００７６】
画像形成部５−１に形成された画像情報は、上記の如く照明されると、投射光束となり、レンズ群１−１を透過し、折り曲げミラー６−１により図面に直交する方向から図面に平行な光束に偏向され、レンズ群２−１に入射して透過する。
【００７７】
レンズ群１−１と折り曲げミラー６−１とレンズ群２−１とは第１光学系を構成する。
【００７８】
第１光学系を通過した投射光束は、第２光学系を構成する反射光学素子３−１に向かって伝搬しつつ、第１光学系のレンズ群２−１と反射光学素子３−１との間に、画像情報に共役な中間像を形成したのち、反射光学素子３−１に入射して反射され、結像光束となって偏向素子１８に入射する。
【００７９】
偏向素子１８は平面鏡であって、反射光学素子３−１から出た投射光束を反射する。反射された結像光束は、レンズ群２−１と反射光学素子３−１との間を通るように偏向され、スクリーン４−４上に投射像を結像する。
【００８０】
若干捕捉すると、光源１４−１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。
【００８１】
白色光源を用いてカラー画像を表示する場合には「色分離光学系」が必要となるが、色分離光学系についてはすでに周知であるので、説明を省略する。
【００８２】
照明光学系１５−１は、画像生成部５−１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、例えばフライアイインテグレータ光学系や、ロッドインテグレータなどを用いることができる。
【００８３】
画像生成部５−１としては、透過型や反射型の液晶パネルに代表される液晶ライトバルブを用いることができるが、「画素単位に配列された微小なミラーにより光のオンオフを行うデジタルミラーデバイス」を用いることもできる。デジタルミラーデバイスは、図１〜図３に即して説明した実施の形態における画像形成部としても好適である。
【００８４】
自己発光型パネルを画像形成部とすれば、前述の如く、光源や照明光学系は不要であることは言うまでもない。
【００８５】
第１光学系の屈折力を持つ部分は「レンズ群１−１と２−１の合成光学系」で、複数の光学要素が配列された構成であり、これら複数光学要素間の位置関係は常に精度良く保持されている。
【００８６】
図４には、所謂レンズセルといわれる固定部材は図示されていない。レンズ群１−１とレンズ群２−１の間には、折り曲げミラー６−１が配置されているが、これは投射光学系のレイアウトによっては不要である。
【００８７】
第２光学系は、前述の如く、反射型光学素子３−１で構成されている。
【００８８】
上記光学系全体と、画像形成に必要な部分、即ち、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、上記投射光学系や偏向素子とともにハウジング部材１６−１、１７−１に収納されて画像表示装置を構成している。
【００８９】
画像形成部からの投射光束は、第１光学系１−１、１−２により集光され、第２光学系をなす反射型光学素子３−１へ導かれる。  
第１光学系の光軸は、図面に直交する裏面側から、折り曲げミラー６−１により、図面に平行で図の上方へ向かう光路に折り曲げられている。  
第１光学系から出でた投射光束は、物体としての画像形成部５−１に形成された画像情報と同じかもしくは大きな空間像を「中間像」として形成し、この中間像に共役な投射画像４−４が、第２光学系である反射型光学素子３−１により「さらに拡大」されて投射面に合致したスクリーン１１−２上に所望の拡大倍率で結像投射される。
【００９０】
その際、結像光束の光路は、偏向素子１８により、第２光学系３−１から出た後に反射偏向され、第１光学系と第２光学系の間を通過してスクリーン１１−２に向かう。
【００９１】
前述の実施の各形態と同様、中間像は平面像として結像してはいないが、正のパワーを有する反射型光学素子３−１、第１光学系を構成するレンズ群１−１、２−１とあわせた結像光学系全系により諸収差を補正し、所望の光学性能を得るようにできる。
【００９２】
正のパワーを有する反射型光学素子３−１は、凹面形状のミラーが好適で、諸収差を補正するのに非球面を採用することが望ましく、さらには、積極的に歪補正を行うために自由曲面形状を採用してもよい。
【００９３】
図４（ａ）に示すように、反射型結像素子３−１により折り返された投射光束（結像光束）は「第１光学系と反射型光学素子の間を通る結像光束」と交差して、ハウジング部材１７−１の右側面部から射出する。
【００９４】
偏向素子１８は前述の如く平面ミラーが好適であるが、半透明の平面ミラーを用いることもでき、半透明の平面ミラーを用いると、投射光束を２光束に分離することができる。
【００９５】
また、第２の偏向素子として「投射光束の透過・反射」を選択可能なものとすることもできる。液晶パネル等で形成される画像情報を高速に切り替え、切り替えのタイミングに応じて、投射画像を第２の光路偏向素子により反転画像とし、この反転画像を正規の画像となるように補正すれば２画面表示も可能である。
【００９６】
このような構成を採用することで、投射光束を折り曲げ、投射システムが占有する投射空間を小さく出来きる。
【００９７】
図４（ａ）は、画像表示装置が設置基準面に適正に設置された状態である。図４（ｂ）は、同図（ａ）の状態に対し、スクリーン１１−２が反時計回りに角：２ηだけ回転した状態である。  
このとき、偏向素子１８が図４（ａ）に示すように、図の上下方向（レンズ群２−１の光軸に平行）であると、スクリーン１１−２に投射される投射画像には台形歪が生じるが、スクリーン１１−２の傾き角：２ηに対応して、偏向素子１８を、図４（ｂ）のように、反時計回りに角：ηだけ傾ければ、スクリーン１１−２に台形歪のない適正な投射画像４−５を結像できる。
【００９８】
勿論、偏向素子１８は、パワーを持たないので、上記の如く傾けても、投射光学系による結像を損なわない。
【００９９】
図４（ｂ）では、投射画像を表示するべきスクリーン１１−２が画像表示装置に対して傾いた場合を説明した。
【０１００】
逆に、スクリーンに対して画像表示装置が傾いた場合を図５に示す。  
図５において、符号１００は「画像表示装置の基準設置面」であり、適正な基準状態においてはスクリーン１１−２に対して直交している。
【０１０１】
図５に示すように、画像表示装置が基準設置面１００に対し、時計回りに角：θだけ傾いた場合には、偏向素子１８を、ハウジング部材１７−１に対して角：η’（＝θ／２）だけ反時計回りに回転させると、偏向素子１８の反射面は、基準設置面１００に対し、時計回りにθ／２だけ傾いた状態となり、前述した場合と同様に、スクリーン１１−２上に適正な投射画像を結像して表示することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
０      画像形成部  
１０    第１光学系  
１２    第２光学系  
１４    偏向素子  
１６    スクリーン面  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０３】
【特許文献１】特開２００８−１４５７０３号公報
【特許文献２】特開２００２−２６２１９８号公報
【図１】
2010197837.tif 000003
【図２】
2010197837.tif 000004
【図３】
2010197837.tif 000005
【図４】
2010197837.tif 000006
【図５】
2010197837.tif 000007