(57)【要約】【課題】  薄型化、小型化、低コスト化を実現できる画像表示装置を得る。【解決手段】  ライトバルブ１４は、照明光源部から発せられた照明光に画像情報を与えて光画像信号として凸面鏡１６に送信する。屈折光学レンズ１５は、正のパワーを有する正レンズと、負のパワーを有し、正レンズの屈折率よりも大きな屈折率を持つ負レンズとから構成され、ライトバルブ１４の光画像信号を、凸面鏡１６に対して、光軸に対してオフセットされた部分へ投影する。凸面鏡１６で反射された光画像信号はスクリーン１８で表示される。【選択図】        図１
2006085019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を発する照明光源部と、
前記照明光源部から発せられた照明光を受けると共に、前記照明光に画像情報を与えて光画像信号として送信する画像情報付与部と、
前記光画像信号を反射する反射部と、
正のパワーを有する正レンズと、負のパワーを有し、前記正レンズの屈折率よりも大きな屈折率を持つ負レンズとから構成され、前記光画像信号を光軸に対してオフセットされた部分へ投影する屈折光学部と、
前記反射部で反射された光画像信号を受光し、表示する表示手段とを備えた画像表示装置。
【請求項２】
屈折光学部は、１．７以上１．８１以下の屈折率の平均値を有し、負のパワーを持つ負レンズと、１．４より大きく１．７５以下の屈折率の平均値を有し、正のパワーを持つ正レンズとから構成されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
光軸から画像情報付与部の最外周までの距離をＹｏｂ、光軸から反射部の使用範囲最外周をＲＭとするとき、下記の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
ＲＭ／Ｙｏｂ＜１０．５
【請求項４】
表示手段と略平行な平面鏡を備え、
かつ、光軸から画像情報付与部の最外周までの距離をＹｏｂ、表示手段と反射部との間隔をＬＬＭとするとき、下記の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
ＬＬＭ／Ｙｏｂ＜２５
【請求項５】
屈折光学部は、２５以上３８以下のアッベ数の平均値を有し、負のパワーを持つ負レンズと、３８より大きく６０以下のアッベ数の平均値を有し、正のパワーを持つ正レンズとから構成されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
屈折光学部は、正レンズを構成する硝材の屈折率の平均値と負レンズを構成する硝材の屈折率の平均値との差分が０．０１以上１以下のレンズ硝材から構成されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項７】
屈折光学部は、正レンズを構成する硝材のアッベ数の平均値と負レンズを構成する硝材のアッベ数の平均値との差分が０以上２４以下のレンズ硝材から構成されることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項８】
面形状として回転対称の多項式の項に加え非回転対称形状を示す多項式で示される形状の反射部を用いたことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の画像表示装置。
【請求項９】
非回転対称形状がｘｙ多項式にて示される形状の反射部を用いたことを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１０】
非回転対称形状がゼルニケ多項式にて示される形状の反射部を用いたことを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像情報が与えられた光画像信号を表示手段に投影して画像を表示する画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像表示装置は、光源から出力される信号光をライトバルブに投射して画像を形成する。形成された画像は投影光学系により拡大され、スクリーンに投影される。この際、反射鏡とレンズで投影光学系を構成し、スクリーンに対して斜めに投影することにより薄型の画像表示装置を構成することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２―２０７１６８号公報（段落番号（００９４）から（００９７）、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の画像表示装置は以上のように構成されているので薄型に構成できるという効果がある。しかしながら、更に薄型化を図り、かつ小型化を図るためには、構成部品を小さくする必要があり、また、できる限り画像表示装置としてのコストを抑えるためにも構成部品を小さくすることが求められていた。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、更に小型化、低コスト化を図ることができる画像表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る画像表示装置は、画像情報付与部が、照明光源部から発せられた照明光を受け、この照明光に画像情報を与えて光画像信号として反射部に送信する。また、正のパワーを有する正レンズと、負のパワーを有して正レンズの屈折率よりも大きな屈折率を持つ負レンズとから構成される屈折光学部により、画像情報付与部から反射部への光画像信号を光軸に対してオフセットされた部分へ投影し、これが反射部で反射されて表示手段で表示されるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の画像表示装置は、負のパワーを有して正レンズの屈折率よりも大きな屈折率を持つ負レンズとから構成される屈折光学部を有し、かつ、反射部への光画像信号を光軸に対してオフセットされた部分へ投影するようにしたので、像面湾曲に拘束されない条件で各部の設計を行うことができるといった設計の自由度が高く、その結果、小型化を実現するための設計を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による画像表示装置を示す構成図である。
図において、画像表示装置は、発光体１１、放物面リフレクタ１２、集光レンズ１３、ライトバルブ（画像情報付与部）１４、屈折光学レンズ（屈折光学部）１５、凸面鏡（反射部）１６、スクリーン１８（表示手段）からなる。
【０００９】
発光体１１は、光（照明光）を発するものであり、放物面リフレクタ１２は、発光体１１から発した光が概ね平行になるように反射する反射部である。また、集光レンズ１３は、放物面リフレクタ１２から反射された光を集光するレンズである。これら発光体１１、放物面リフレクタ１２および集光レンズ１３によって、照明光源部が構成されている。
【００１０】
ライトバルブ１４は、反射型の光空間変調素子であり、集光レンズ１３によって集光された光をその反射面によって空間的に強度変調し、画像情報が与えられた光画像信号として強度変調光を反射する機能を有している。この発明では、種々の光空間変調素子を用いることができるが、以下の説明では反射型のライトバルブとする。
【００１１】
屈折光学レンズ１５は、樽型歪曲収差（補正収差）を有するレンズ、凸面鏡１６は、糸巻型歪曲収差を有する反射部であり、これら屈折光学レンズ１５と凸面鏡１６により投影光学系１７が構成されている。この投影光学系１７は、ライトバルブ１４によって空間的に強度変調された光をスクリーン１８に投影するものであり、ライトバルブ１４によって強度変調された光は屈折光学レンズ１５によって凸面鏡１６に投影されて反射するようになっている。
【００１２】
屈折光学レンズ１５は、正のパワーを持つ正レンズと、負のパワーを持つ負レンズから構成され、かつ、負レンズは、正レンズの屈折率よりも大きな屈折率を有している。また、凸面鏡１６の反射面は負のパワーを有しており、入射光の像をスクリーン１８に拡大して投影する。スクリーン１８は、投影光学系１７から投影された光を受光して画像を表示する表示手段である。尚、光路は矢印で示す通りである。
【００１３】
この実施の形態１では、ライトバルブ１４の反射面とスクリーン１８の受光面とを平行にして、画像表示装置の奥行が最小になるように設置している。また、投影する光のけられがないように、高さ方向においてライトバルブ１４とスクリーン１８との重なりがないように配置している。更に、上記のライトバルブ１４とスクリーン１８との配置条件を満たしつつ、ライトバルブ１４の像とスクリーン１８の像との共役関係が保たれるように投影光学系１７を配置している。
【００１４】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
発光体１１から出力された光は、放物面リフレクタ１２によって反射され、集光レンズ１３を介してライトバルブ１４の反射面に対して斜めの方向から入射する。ライトバルブ１４は画像情報に基づいて入射した光を空間的に強度変調する。強度変調された光は投影光学系１７によってスクリーン１８に投影されて画像が表示される。画像表示装置の利用者は、図１のスクリーン１８に対して図面上における左方から画像を視認する。
【００１５】
次に、投影光学系１７について説明する。
ライトバルブ１４によって強度変調された光は、投影光学系１７へ反射される。図１に示すように、屈折光学レンズ１５の光軸はライトバルブ１４の反射面およびスクリーン１８の受光面に対して垂直であり、かつ、ライトバルブ１４の中心およびスクリーン１８の中心からオフセットして設置している。従って、屈折光学レンズ１５の画角の一部のみをライトバルブ１４からの光の投影に使用していることになる。図１では、屈折光学レンズ１５の下方から光が入射しているため、上方に光が出射する。
【００１６】
ここで、本実施の形態では、正のパワーを持つレンズ材料の屈折率を小さくし、負のパワーを持つレンズ材料の屈折率を大きくしている。これは、一般に像面湾曲を悪化させる方向の構成であり、通常の設計では行わない手法である。しかしながら、この像面湾曲とは、光学系の光軸付近で成立する理論（三次収差論）であって、光軸付近を使用しない本実施の形態の光学系では、この理論に拘束されることがない。従って、例えば、凸面鏡１６の形状等、投影光学系１７における設計の自由度が高く、薄型化、小型化のための最適な値とすることができる。また、投影光学系１７における歪曲収差の補正については次のように行う。
【００１７】
図２は、屈折光学レンズ１５の樽型歪曲収差が凸面鏡１６の糸巻型歪曲収差を補正する動作を概念的に説明する図である。
図２に示すように、屈折光学レンズ１５は樽型歪曲収差を有するように設計されており、ライトバルブ１４から格子状の像（図２（ａ））を示す光を屈折光学レンズ１５へ投影すると、この格子状の像が樽型状に変形する（図２（ｂ））。この樽型歪曲収差は、凸面鏡１６で生じる糸巻型歪曲収差（図２（ｃ））を補正する特性（補正収差）であり、凸面鏡１６の糸巻型歪曲収差をもとにして設計したものである。
【００１８】
従って、歪みが補正された光をスクリーン１８に投影すると、拡大された格子状の像（図２（ｄ））が歪むことなく表示されるようになる。一般に、光学系で生じた画像の歪みを信号処理によって補正することも可能であるが、画像の精細度は劣化してしまうので、この実施の形態１では、光学的に歪曲収差を補正するようにしている。
【００１９】
ここで、凸面鏡１６の糸巻型歪曲収差について説明する。
図３は、無収差の屈折光学レンズ１９を介して凸面鏡１６または平面鏡２１によってライトバルブ１４からの光を反射したときの像を光路追跡で求める方法を概念的に示した図である。図３では、平面鏡２１で反射した光路は実線で、凸面鏡１６で反射した光路は破線で示してある。
【００２０】
ライトバルブ１４から格子状の像（図３（ａ））を有する光を出射した場合、無収差の屈折光学レンズ１９を透過した光の像は歪みを生じない（図３（ｂ））。従って、無収差の屈折光学レンズ１９を透過した光を平面鏡２１で反射させて、屈折光学レンズ１９の光軸２０に垂直なＡ−Ａ′断面上で観察すると、黒点（●）が等間隔に存在するようになる（図３（ｄ））。つまり、無収差の屈折光学レンズ１９と平面鏡２１とから構成される投影光学系の場合には、格子状の像を保ったままで歪曲収差を示さない。
【００２１】
一方、無収差の屈折光学レンズ１９を透過した光を凸面鏡１６で反射した場合には、凸面鏡１６の反射面における光軸方向の反射位置が各光路毎に異なるために、Ａ−Ａ′断面上では白丸（○）で示すようになって糸巻型歪曲収差（図３（ｃ））が生じる。この糸巻型歪曲収差は凸面鏡１６の形状を決めると光路追跡によって計算できるため、この計算結果を元に図１の屈折光学レンズ１５の歪曲収差を設計すれば良い。歪曲設計方法に関しては従来の屈折光学系の設計に基づき行えば良いためここでは省略する。
【００２２】
このように、凸面鏡１６の糸巻型歪曲収差を補正する樽型歪曲収差を有するように屈折光学レンズ１５を用いるようにしたので、スクリーン１８に歪みのない画像を拡大表示できるようになり、画像表示装置の各構成要素に対するスクリーン１８の位置を薄型化に適するように構成することができる。
【００２３】
尚、凸面鏡１６は、２次曲線を軸の周りに回転して得られる回転非球面をその反射面の形状とすることによって、鏡面旋盤によって容易に製作することができ、製造コストを大幅に削減できる。凸面鏡１６は画像表示装置の仕様に応じて自由に設計することが可能であり、設計された凸面鏡１６の糸巻型歪曲収差を補正する樽型歪曲収差を持つ屈折光学レンズ１５を設計すれば良い。
【００２４】
また、図４に示すように、照明光源系が大きく突出してしまうような場合には、投影光学系１７からの光を反射する平面鏡２２を追加して、スクリーン１８へ光路を折り曲げるようにすることで、画像表示装置の空間を最大限に利用することができる。
【００２５】
以下、本実施の形態における数値実施例を示す。
＜数値実施例１＞
図５、図６は数値実施例１の数値データおよび構成をそれぞれ示すものである。
図５で用いる非球面形状の定義式は、式（１）、（２）の通りである。但し、ｚは光学面の回転中心を通る接平面からのサグ量、ｃは面頂点での曲率（曲率半径の逆数）、ｋは円錐係数、ｒはｚ軸からの距離をそれぞれ表している。尚、図５の諸元は、ｆ＝５．０６ｍｍ（波長５４６．１ｎｍでの近軸焦点距離）、ＮＡ＝０．１４２（ライトバルブ側開口数）、Ｙｏｂ＝１４．９９ｍｍ（ライトバルブ側最大物体高）、Ｍ＝８６．９６（投影倍率）である。
【００２６】
ｚ＝ｃｒ２／［１＋｛１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２｝０．５］
＋Ａｒ４＋Ｂｒ６＋Ｃｒ８＋Ｄｒ１０                    ・・・・・（１）
ｚ＝ｃｒ２／［１＋｛１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２｝０．５］
＋ＡＲ１ｒ＋ＡＲ２ｒ２＋ＡＲ３ｒ３＋ＡＲ４ｒ４
＋ＡＲ５ｒ５＋ＡＲ６ｒ６＋ＡＲ７ｒ７＋ＡＲ８ｒ８      ・・・・・（２）
【００２７】
次に、図５に示す数値データを用い、ライトバルブ１４を設置した場合の、ライトバルブ１４の中心および四隅から発せられる光が凸面鏡１６上のどの位置に到達するかを計算機により計算した結果を示す。
図７は、光画像信号が凸面鏡１６のどの位置に到達するかを示す説明図である。
図７において、Ｂ−１はライトバルブ１４の中心からの光の到達位置、Ｂ−２、Ｂ−４は、それぞれライトバルブ１４の上端中央、ライトバルブ１４の下端中央から発せられた光の到達位置を示し、Ｂ−３、Ｂ−５はそれぞれライトバルブ１４上端、ライトバルブ１４下端から発せられた光の到達位置を示す。この図７における網掛けで示された領域が凸面鏡１６上で光の当たる範囲（以下、有効領域と呼ぶ）である。この領域の寸法が分かる様に、図面中に寸法を付した。光軸２０から凸面鏡１６使用範囲最外周（ミラー端１６ａ）までの距離ＲＭ１は１３５．２ｍｍである。この位置はライトバルブ側最大物体高として示したＹｏｂ＝１４．９９ｍｍを投影した位置に相当し、これらの比はＲＭ１／Ｙｏｂ＝９．０２である。
【００２８】
図８、図９は従来例として示した数値実施例の数値データおよび有効領域をそれぞれ示すものである（特開２００２―２０７１６８号公報の図６１に対応）。
また、図１０は、図８、図９に示した従来例の有効領域と本数値実施例の有効領域を示す説明図である。図中、本数値実施例の有効領域を破線で示している。また、１６ｂは従来例のミラー端（使用範囲最外周）を示している。
【００２９】
この図１０から、数値実施例の使用範囲最外周までの距離ＲＭ１と図１０の距離ＲＭ２の比から本数値実施例の有効領域が寸法において１３％以上小さくなっていることが確認できる。尚、光軸２０から凸面鏡１６使用範囲最外周１６ｂまでの距離ＲＭ２は１５５．９ｍｍである。この位置はライトバルブ側物体高として示したＹｏｂ＝１４．６５ｍｍを投影した位置に相当し、これらの比はＲＭ１／Ｙｏｂ＝１０．６４である。
尚、ＲＭ１／Ｙｏｂの値は、約１０．５以下であれば、従来と比べて小型化を達成することができるものである。
【００３０】
＜数値実施例２＞
図１１、図１２は数値実施例２の数値データおよび構成をそれぞれ示すものである。
図１１の諸元は、ｆ＝５．４１ｍｍ（波長５４６．１ｎｍでの焦点距離）、ＮＡ＝０．１４２（ライトバルブ側開口数）、Ｙｏｂ＝１４．９９ｍｍ（ライトバルブ側最大物体高）、Ｍ＝８６．９６（投影倍率）である。図１１における非球面（面番号７，２５、および２６）の形状の定義は数値実施例１記載のものと同様である。面番号３３の非球面形状の定義は以下の通り。即ち、本数値実施例では、非回転対称形状をｘｙ多項式で表している。但し、ｚは光学面の回転中心を通る接平面からのサグ量、ｃは面頂点での曲率（曲率半径の逆数）、ｋは円錐係数、ｒはｚ軸からの距離をそれぞれ表している。
【００３１】
ｚ＝ｃｒ２／［１＋｛１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２｝０．５］
＋Ａｒ４＋Ｂｒ６＋Ｃｒ８＋Ｄｒ１０
＋Ｐ１ｘ＋Ｐ２ｙ＋Ｐ３ｘ２＋Ｐ４ｘｙ＋Ｐ５ｙ２＋Ｐ６ｘ３＋Ｐ７ｘ２ｙ
＋Ｐ８ｘｙ２＋Ｐ９ｙ３＋Ｐ１０ｘ４＋Ｐ１１ｘ３ｙ＋Ｐ１２ｘ２ｙ２＋Ｐ１３ｘｙ３
＋Ｐ１４ｙ４＋Ｐ１５ｘ５＋Ｐ１６ｘ４ｙ＋Ｐ１７ｘ３ｙ２＋Ｐ１８ｘ２ｙ３
＋Ｐ１９ｘｙ４＋Ｐ２０ｙ５＋Ｐ２１ｘ６＋Ｐ２２ｘ５ｙ＋Ｐ２３ｘ４ｙ２
＋Ｐ２４ｘ３ｙ３＋Ｐ２５ｘ２ｙ４＋Ｐ２６ｘｙ５＋Ｐ２７ｙ６    ・・・・・（３）
【００３２】
本数値実施例は凸面鏡１６に非回転対称形状を取り入れることにより形状自由度を持たせ、画面のひずみ補正に尤度を与えることができる。そのため、屈折光学レンズ１５による歪曲補正の負荷を低減でき、結果的に投写光学系の光学性能を向上させることが可能になる。
【００３３】
＜数値実施例３＞
図１３、図１４は数値実施例３の数値データおよび構成をそれぞれ示すものである。
図１３の諸元は、ｆ＝５．２４ｍｍ（波長５４６．１ｎｍでの焦点距離）、ＮＡ＝０．１４２（ライトバルブ側開口数）、Ｙｏｂ＝１４．９９ｍｍ（ライトバルブ側最大物体高）、Ｍ＝８６．９６（投影倍率）である。図１３における非球面（面番号７，２５、および２６）の形状の定義は数値実施例１記載のものと同様である。面番号３３の非球面形状の定義は以下のとおり。即ち、本数値実施例では、非回転対称形状をゼルニケ多項式で表している。但し、ｚは光学面の回転中心を通る接平面からのサグ量、θは光学面の回転中心を通る接平面に垂直な回転軸周りの角度で、図１４の紙面に垂直な方向を基点とした角度、ｃは面頂点での曲率（曲率半径の逆数）、ｋは円錐係数、ｒはｚ軸からの距離をそれぞれ表している。
【００３４】
ｚ＝ｃｒ２／［１＋｛１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２｝０．５］
＋Ａｒ４＋Ｂｒ６＋Ｃｒ８＋Ｄｒ１０
＋Ｐ１＋Ｐ２ｒｃｏｓ（θ）＋Ｐ３ｒｓｉｎ（θ）＋Ｐ４ｒ２ｃｏｓ（２θＡ）
＋Ｐ５（２ｒ２−１）＋Ｐ６ｒ２ｓｉｎ（２θ）＋Ｐ７ｒ３ｃｏｓ（３θ）
＋Ｐ８（３ｒ３−２ｒ）ｃｏｓ（θ）＋Ｐ９（３ｒ３ −２ｒ）ｓｉｎ（θ）
＋Ｐ１０ｒ３ｓｉｎ（３θ）＋Ｐ１１ｒ４ｃｏｓ（４θ）
＋Ｐ１２（４ｒ４−３ｒ２）ｃｏｓ（２θ）＋Ｐ１３（６ｒ４−６＊ｒ２＋１）
＋Ｐ１４（４ｒ４−３ｒ２）ｓｉｎ（２θ）＋Ｐ１５ｒ４ｓｉｎ（４θ）
＋Ｐ１６ｒ５ｃｏｓ（５θ）＋Ｐ１７（５ｒ５−４ｒ３）ｃｏｓ（３θ）
＋Ｐ１８（１０ｒ５−１２ｒ３＋３ｒ）ｃｏｓ（θ）
＋Ｐ１９（１０ｒ５−１２ｒ３＋３ｒ）ｓｉｎ（θ）
＋Ｐ２０（５ｒ５−４ｒ３）ｓｉｎ（３θ）＋Ｐ２１ｒ５ｓｉｎ（５θ）
＋Ｐ２２ｒ６ｃｏｓ（６θ）＋Ｐ２３（６ｒ６−５ｒ４）ｃｏｓ（４θ）
＋Ｐ２４（１５ｒ６−２０ｒ４＋６ｒ２）ｃｏｓ（２θ）
＋Ｐ２５（２０ｒ６−３０ｒ４＋１２ｒ２−１）
＋Ｐ２６（１５ｒ６−２０ｒ４＋ ６ｒ２）ｓｉｎ（２θ）
＋Ｐ２７（６ｒ６−５ｒ４）ｓｉｎ（４θ）
＋Ｐ２８ｒ６ｓｉｎ（６θ）                            ・・・・・（４）
【００３５】
本数値実施例３も数値実施例２と同様、凸面鏡１６に非回転対称形状を取り入れることにより形状自由度を持たせ、画面のひずみ補正に尤度を与えることができる。そのため、屈折光学レンズ１５による歪曲補正の負荷を低減でき、結果的に投写光学系の光学性能を向上させることが可能になる。
【００３６】
＜数値実施例４＞
図１５、図１６は数値実施例４の数値データおよび構成をそれぞれ示すものである。
図１５の諸元は、ｆ＝４．７２ｍｍ（波長５４６．１ｎｍでの焦点距離）、ＮＡ＝０．１４２（ライトバルブ側開口数）、Ｙｏｂ＝１４．９９ｍｍ（ライトバルブ側最大物体高）、Ｍ＝８６．９６（投影倍率）である。図１５における非球面形状の定義は数値実施例１記載のものと同様である。
【００３７】
画像表示装置の薄さを決める要因としては凸面鏡１６とスクリーン１８の間隔ＬＬＭがもっとも大きなものである。図１５の数値データでは凸面鏡１６とスクリーン１８の間隔ＬＬＭは３０７ｍｍ（図１５の面番号３０〜３２の厚の項に示される値の絶対値を加算した値）であり、図５の数値データ（図５の面番号３３〜３５の厚の項に示される値の絶対値を加算した値）ではこの間隔ＬＬＭが４０４ｍｍであった。ライトバルブ側最大物体高Ｙｏｂと凸面鏡１６とスクリーン１８の間隔ＬＬＭの比をとった場合、数値実施例１ではＬＬＭ／Ｙｏｂ＝２７．０に対し、数値実施例４ではＬＬＭ／Ｙｏｂ＝２０．５であり、画像表示装置として２４％ほど薄くなることを示唆している。また、ＬＬＭ／Ｙｏｂの値は、０〜２５の範囲であれば、従来と比べて薄型化を図ることができる。ここで、値が０の場合とは、スクリーン１８の設置位置と凸面鏡１６の基準位置（ライトバルブ１４側の先端位置）とが、同一平面上に位置する場合である。
【００３８】
尚、本数値実施例４では凸面鏡１６の形状が回転対称形状で構成されているが、数値実施例２および数値実施例３に示される非回転対称な形状を適用することにより、反射部形状の自由度が広がり、光学性能を向上させることが可能である。
【００３９】
ここで、以上の数値実施例１から数値実施例４で示した数値データを検証すると、屈折光学レンズ１５の硝材の屈折率およびアッベ数の統計量において以下の四つの特徴を見つけることができる。
【００４０】
（特徴１）１．７以上１．８１以下の屈折率の平均値を有し、負のパワーを持つ負レンズと、１．４より大きく１．７５以下の屈折率の平均値を有し、正のパワーを持つ正レンズとから構成されている。即ち、負レンズの屈折率の方が正レンズの屈折率よりも大きな値となっている。
【００４１】
（特徴２）２５以上３８以下のアッベ数の平均値を有し、負のパワーを持つ負レンズと、３８より大きく６０以下のアッベ数の平均値を有し、正のパワーを持つ正レンズとから構成されている。
【００４２】
（特徴３）正レンズを構成する硝材の屈折率の平均値と負レンズを構成する硝材の屈折率の平均値との差分が０．０１以上１以下のレンズ硝材から構成されている。
【００４３】
（特徴４）正レンズを構成する硝材のアッベ数の平均値と負レンズを構成する硝材のアッベ数の平均値との差分が０以上２４以下のレンズ硝材から構成されている。
【００４４】
尚、以上の数値実施例１から４で示した投影光学系１７の数値データには光路折り曲げのための反射鏡が記載されていないが、画像表示装置として構成する際の寸法配置条件に適した光学配置を行うために適宜投影光学系１７内にミラーを挿入することができる。これにより、配置の自由度は格段に向上する。
【００４５】
以上のように、実施の形態１の画像表示装置によれば、照明光を発する照明光源部と、照明光源部から発せられた照明光を受けると共に、照明光に画像情報を与えて光画像信号として送信する画像情報付与部と、光画像信号を反射する反射部と、正のパワーを有する正レンズと、負のパワーを有し、正レンズの屈折率よりも大きな屈折率を持つ負レンズとから構成され、光画像信号を光軸に対してオフセットされた部分へ投影する屈折光学部と、反射部で反射された光画像信号を受光し表示する表示手段とを備えたので、像面湾曲には拘束されないため、設計の自由度が高く、その結果、更に薄型化、小型化を図ることができる。
【００４６】
また、実施の形態１の画像表示装置によれば、屈折光学部は、１．７以上１．８１以下の屈折率の平均値を有し、負のパワーを持つ負レンズと、１．４より大きく１．７５以下の屈折率の平均値を有し、正のパワーを持つ正レンズとから構成されるようにしたので、屈折光学部を構成するための具体的な数値を提供することができ、より設計の自由度を高めることができる。
【００４７】
また、実施の形態１の画像表示装置によれば、光軸から画像情報付与部の最外周までの距離をＹｏｂ、光軸から反射部の使用範囲最外周をＲＭとするとき、条件として、ＲＭ／Ｙｏｂ＜１０．５を満足するようにしたので、より薄型化、小型化を図ることができる。
【００４８】
また、実施の形態１によれば、表示手段と略平行な平面鏡を備え、かつ、光軸から画像情報付与部の最外周までの距離をＹｏｂ、表示手段と反射部との間隔をＬＬＭとするとき、条件として、ＬＬＭ／Ｙｏｂ＜２５を満足するようにしたので、この点においても、より薄型化、小型化を実現することができる。
【００４９】
また、実施の形態１の画像表示装置によれば、屈折光学部は、２５以上３８以下のアッベ数の平均値を有し、負のパワーを持つ負レンズと、３８より大きく６０以下のアッベ数の平均値を有し、正のパワーを持つ正レンズとから構成されるようにしたので、薄型化した画像表示装置をより具体的に構成することができるという効果が得られる。
【００５０】
また、実施の形態１の画像表示装置によれば、屈折光学部は、正レンズを構成する硝材の屈折率の平均値と負レンズを構成する硝材の屈折率の平均値との差分が０．０１以上１以下のレンズ硝材から構成されるようにしたので、薄型化した画像表示装置をより具体的に構成することができるという効果が得られる。
【００５１】
また、実施の形態１の画像表示装置によれば、屈折光学部は、正レンズを構成する硝材のアッベ数の平均値と負レンズを構成する硝材のアッベ数の平均値との差分が０以上２４以下のレンズ硝材から構成されるようにしたので、薄型化した画像表示装置をより具体的に構成することができるという効果が得られる。
【００５２】
また、実施の形態１の画像表示装置によれば、面形状として回転対称の多項式の項に加え非回転対称形状を示す多項式で示される形状の反射部を用いたので、反射部に対して形状自由度を有し、画面の歪み補正に尤度を与えることができる。従って、屈折光学部による歪曲補正の負荷を軽減でき、結果的に投写光学系の光学性能を向上させることができる。
【００５３】
また、実施の形態１の画像表示装置によれば、非回転対称形状がｘｙ多項式にて示される形状の反射部を用いたので、反射部に対して形状自由度を有し、画面の歪み補正に尤度を与えることができる。従って、屈折光学部による歪曲補正の負荷を軽減でき、結果的に投写光学系の光学性能を向上させることができる。
【００５４】
また、実施の形態１の画像表示装置によれば、非回転対称形状がゼルニケ多項式にて示される形状の反射部を用いたので、反射部に対して形状自由度を有し、画面の歪み補正に尤度を与えることができる。従って、屈折光学部による歪曲補正の負荷を軽減でき、結果的に投写光学系の光学性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施の形態１による画像表示装置を示す構成図である。
【図２】屈折光学レンズの樽型歪曲収差が凸面鏡の糸巻型歪曲収差を補正する動作を概念的に説明する図である。
【図３】無収差の屈折光学レンズを介して凸面鏡または平面鏡によって光を反射したときの像を光路追跡で求める方法を概念的に示した図である。
【図４】この発明の実施の形態１による画像表示装置に対して平面鏡を追加した場合の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１による画像表示装置の数値実施例１における数値データの説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１による画像表示装置の数値実施例１の構成図である。
【図７】この発明の実施の形態１による画像表示装置における光画像信号の凸面鏡への到達位置を示す説明図である。
【図８】従来の画像表示装置における数値実施例の数値データを示す説明図である。
【図９】従来の画像表示装置における数値実施例の構成図である。
【図１０】従来例の有効領域と本数値実施例の有効領域を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による画像表示装置の数値実施例２における数値データの説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による画像表示装置の数値実施例２の構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による画像表示装置の数値実施例３における数値データの説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態１による画像表示装置の数値実施例３の構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態１による画像表示装置の数値実施例４における数値データの説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態１による画像表示装置の数値実施例４の構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１  発光体、１２  放物面リフレクタ、１３  集光レンズ、１４  ライトバルブ（画像情報付与部）、１５  屈折光学レンズ（屈折光学部）、１６  凸面鏡（反射部）、１８  スクリーン（表示手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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