(57)【要約】【課題】大幅な広角化を図った投射レンズにおける、充分な分解能を有した合焦手段を実現した投射レンズ、及び、それを用いた投射型映像表示装置を提供できる。【解決手段】本発明は、画像を表示する映像表示素子と、光源ユニットを有し該映像表示素子を照射する照明光学手段と、前記映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズとを備えた投射型映像表示装置であって、前記映像表示素子と前記投射レンズの間、若しくは前記投射レンズの中に投射レンズの光軸と略直交する方向に光学素子を移動させることで合焦作用を行う合焦手段を設けた。【選択図】  図１
2008203604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する映像表示素子と、光源ユニットを有し前記映像表示素子を照射する照明光学手段と、前記映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズとを備えた投射型映像表示装置であって、
前記映像表示素子と前記投射レンズの間、若しくは前記投射レンズの中に、該投射レンズの光軸と略直交する方向に光学素子を移動させることで合焦作用を行う合焦手段を設けたことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項２】
画像を表示する映像表示素子と、光源ユニットを有し前記映像表示素子を照射する照明光学手段と、前記映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズとを備えた投射型映像表示装置であって、
前記映像表示素子と前記投射レンズの間、若しくは前記投射レンズの中に、一対のプリズム体を向い合わせて全体で平板状となるように配置し、該一対のプリズム体の相対的な位置関係を移動させて前記平板状全体の厚さを変更することで合焦作用を行う合焦手段を設けたことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項３】
前記合焦手段において、前記一対のプリズム体の間に空気層を設け、前記一対のプリズム体の相対的な位置関係の移動方向が、前記一対のプリズム体の合わせ面に沿った方向であることを特徴とする請求項２記載の投射型映像表示装置。
【請求項４】
前記合焦手段において、前記プリズム体の移動方向にそった断面が直角三角形であることを特徴とする請求項２または３記載の投射型映像表示装置。
【請求項５】
画像を表示する映像表示素子と、光源ユニットを有し前記映像表示素子を照射する照明光学手段と、前記映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズとを備えた投射型映像表示装置であって、
前記映像表示素子と前記投射レンズの間、若しくは前記投射レンズの中に、前記投射レンズの光軸と略直交する方向に１つのプリズム体を移動させることで、前記投射レンズの光軸上でのプリズム体の厚さを変更し合焦作用を行う合焦手段を設けたことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項６】
画像を表示する映像表示素子と、光源ユニットを有し前記映像表示素子を照射する照明光学手段と、前記映像表示素子の画像を像面に拡大投射する投射レンズとを備え、前記映像表示素子と前記投射レンズと前記像面をシャインプルフの法則に従って配置した投射型映像表示装置であって、
前記映像表示素子と前記投射レンズの間、若しくは前記投射レンズの中に、前記投射レンズの光軸と略直交する方向に１つのプリズム体を移動させることで、前記投射レンズの光軸上でのプリズム体の厚さを変更し合焦作用を行う合焦手段を設けたことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項７】
前記投射レンズと前記像面との間に光路折り曲げミラーを配置したことを特徴とする請求項６に記載の投射型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示素子を使用して、スクリーン上に映像を投影する投射装置、例えば、液晶プロジェクタ装置や、反射式映像表示プロジェクタ装置、投射型リアプロジェクションテレビ等に用いる投射レンズの合焦技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の投射型表示装置は、例えば特許文献１（特開２００５−２４２１６３号公報）において知られている。即ち、特許文献１には、光源と、該光源からの光を異なる複数の特定波長領域の光に分離する光分離手段と、該光分離手段で分離した光をそれぞれ入射する複数の第１光変調素子と、該各第１光変調素子からの光を合成する光合成手段と、第２光変調素子と、前記光合成手段の合成光学像を前記第２光変調素子の受光面に結像するリレーレンズとを備え、前記各第１光変調素子および前記第２光変調素子を介して前記光源からの光を変調して画像を表示する装置であって、前記第２光変調素子を反射型光変調素子で構成し、前記各第１光変調素子、前記リレーレンズおよび前記第２光変調素子をシャインプルフの法則に従って配置した光学表示装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４２１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、光学表示装置において、短い投射距離でも充分に大きな画像を得られる広角な投射レンズに対して充分な合焦精度を確保する点について十分考慮されていなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、短い投射距離でも充分に大きな画像を得られる広角な投射レンズにおける、合焦精度に優れた合焦手段を備えた投射型映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、画像を表示する映像表示素子と、光源ユニットを有し該映像表示素子を照射する照明光学手段と、前記映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズとを備えた投射型映像表示装置であって、前記映像表示素子と前記投射レンズの間、若しくは前記投射レンズの中に、前記投射レンズの光軸と略直交する方向に光学素子を移動させることで合焦作用を行う合焦手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、画像を表示する映像表示素子と、光源ユニットを有し前記映像表示素子を照射する照明光学手段と、前記映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズとを備えた投射型映像表示装置であって、前記映像表示素子と前記投射レンズの間、若しくは前記投射レンズの中に、一対のプリズム体を向い合わせて全体で平板状となるように配置し、該一対のプリズム体の相対的な位置関係を移動させて前記平板状全体の厚さを変更することで合焦作用を行う合焦手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記投射型映像表示装置の前記合焦手段において、前記一対のプリズム体の間に空気層を設け、前記一対のプリズム体の相対的な位置関係の移動方向が、一対のプリズム体の合わせ面に沿った方向であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記投射型映像表示装置の前記合焦手段において、前記プリズム体の移動方向にそった断面が直角三角形であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、画像を表示する映像表示素子と、光源ユニットを有し前記映像表示素子を照射する照明光学手段と、前記映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズとを備えた投射型映像表示装置であって、前記映像表示素子と前記投射レンズの間、若しくは前記投射レンズの中に、前記投射レンズの光軸と略直交する方向に１つのプリズム体を移動させることで、前記投射レンズの光軸上でのプリズム体の厚さを変更し合焦作用を行う合焦手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、画像を表示する映像表示素子と、光源ユニットを有し前記映像表示素子を照射する照明光学手段と、前記映像表示素子の画像を像面に拡大投射する投射レンズとを備え、前記映像表示素子と前記投射レンズと前記像面をシャインプルフの法則に従って配置した投射型映像表示装置であって、前記映像表示素子と前記投射レンズの間、若しくは前記投射レンズの中に、前記投射レンズの光軸と略直交する方向に１つのプリズム体を移動させることで、前記投射レンズの光軸上でのプリズム体の厚さを変更し合焦作用を行う合焦手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記投射型映像表示装置において、前記投射レンズと前記像面との間に光路折り曲げミラーを配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、大幅な広角化を図った投射レンズにおける、充分な合焦精度を有した合焦手段を実現した投射型映像表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図において、共通な機能を有する要素には同一な符号を付して示し、一度説明したものについてはその説明を省略する。
【００１５】
本発明に係る映像表示素子の画像を投射レンズによってスクリーン上に拡大投影する投射型カラー映像表示装置においては、最近、スクリーン上で充分な大きさの拡大映像を得つつ投射距離を短縮すること、即ち、物体と像の位置関係から、投射レンズの焦点距離を小さくして、投射レンズの広角化が要求されてきている。
【００１６】
ところで、本発明に係る投射レンズの広角化と合焦レンズ（フォーカスレンズともいう）の繰出し量の関係について図３及び図４を用いて説明する。なお、合焦（焦点合わせ）については、投射レンズ全体ではなく、例えば、投射レンズを構成する前玉レンズの位置を調整して行うことが多い。しかし、説明の都合上、ここでは、投射レンズ全体での合焦について説明する。
【００１７】
図３（Ａ）（Ｂ）は、投射レンズの広角化と焦点距離の関係を説明するための図である。そのうち、図３（Ａ）は標準画角の投射レンズ（ａ≒ｆ１（焦点距離））３を用いた場合を示し、図３（Ｂ）は本発明に係る広角な投射レンズ（ａ≒ｆ２（小さな焦点距離））３を用いた場合を示している。
【００１８】
次に示す（１）式は、合焦レンズ（ここでは投射レンズ３）の焦点距離ｆと、投射レンズ３から物体（映像表示素子２）までの距離ａと、投射レンズ３から像（スクリーン４）までの距離ｂの関係に関する結像の式である。（１）式の両辺にｂを掛け、倍率Ｍ＝ｂ／ａを用いて式を整理して、次の（２）式が得られる。
【００１９】
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ              …（１）
ｆ＝ｂ／（Ｍ＋１）                  …（２）
例えば、映像表示素子２のサイズを０．６３インチ、投射サイズを６０インチとして倍率Ｍを９５．２４とすると、（２）式から、例えば投射距離ｂ＝１０００ｍｍで焦点距離ｆ＝１０．４ｍｍ、例えば投射距離ｂ＝５００ｍｍで焦点距離ｆ＝５．２ｍｍと定まる。これを次の表１に示す。
【００２０】
【表１】
2008203604.tif 000003
【００２１】
次に、焦点距離と合焦レンズの繰出し量δの関係について図４（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ａ）は像面位置∞（ａ＝ｆ）を示し、図４（Ｂ）は像面位置が有限位置での繰出し量δ（ａ＝ｆ＋δ）を示している。
【００２２】
図４（Ａ）では、映像表示素子２が表示投射レンズ３（合焦レンズ）の焦点位置に配置されているので、像面位置は無限大（∞）となる。そこで、図４（Ｂ）に示すように、スクリーン４上に映像表示素子２の画像を結像させるために、投射レンズ３をスクリーン４側に繰出し量δだけ移動させたとする。この場合の結像の式は（３）式となるので、繰出し量δについて解いて（４）式が得られる。
【００２３】
１／（ｆ＋δ）＋１／ｂ＝１／ｆ        …（３）
δ＝ｆ２／（ｂ−ｆδ）                 …（４）
図３で求めた例えば焦点距離ｆ＝１０．４ｍｍと５．２ｍｍの２種類の投射レンズで、投射距離をｂ＝７００ｍｍから５００ｍｍへ変えた場合における繰出し量δとその差分を、（数４）を用いて計算した。その計算結果を次の表２に示す。
【００２４】
【表２】
2008203604.tif 000004
【００２５】
表２から明らかなように、焦点距離ｆ＝１０．４ｍｍの標準画角の投射レンズでは、投射距離ｂを７００ｍｍから５００ｍｍに変更した場合、投射レンズ３の移動量は０．０６４ｍｍである。これに対し、焦点距離ｆ＝５．２ｍｍの本発明に係る広角な投射レンズでは、投射距離ｂを７００ｍｍから５００ｍｍに変更した場合、投射レンズ３の移動量は僅か０．０１６ｍｍしかない。この移動量では、合焦レンズを移動させて合焦作用を行う機構／構造にとって、充分な位置精度を確保するのは至極困難となる。
【００２６】
そこで、先ず、最初に、本発明に係る投射型映像表示装置に備えた、大幅な広角化を図った投射レンズにおける、投射距離を変更した場合において充分な位置精度を確保することが可能な合焦手段（合焦光学系）の原理について、図５と図６を用いて説明する。
【００２７】
図５はフィルタ退避による合焦作用の説明図である。図５の中の補助図（図５紙面右上図）で、フィルタ１４が無いときの光線Ｌ１は、フィルタ（屈折率Ｎ、厚さｄ）挿入により屈折作用を受け光線Ｌ２となる。そして、フィルタを挿入する空間で考えると、フィルタ挿入前での光路長ｄが、フィルタ挿入後で光路長ｄ／Ｎとなるので、減った量ｄ（１−１／Ｎ）分、光軸との交点の位置が後ろにズレることになる。そこで、図５（Ａ）のようにフィルタ１４の挿入状態で投射レンズ３の焦点位置に映像表示素子２を配置し、次に、図５（Ｂ）のようにフィルタ１４を退避すると、投射レンズ３と映像表示素子２の間隔が、ｄ（１−１／Ｎ）分長くなるので、先に示した結像の式、前記（１）式のａが大きくなり、逆にｂは小さい値、即ち、ある有限距離で合焦状態となる。なお、ここでいう投射レンズ３は広角なものとする。
【００２８】
以上の説明では、フィルタ１４の退避では、ある特定の有限距離にのみ合焦できるが、他の有限距離での合焦作用には不十分である。
【００２９】
次に、本発明に係る任意の有限距離での一合焦作用原理について図６を用いて説明する。図６（Ａ）では、１個のプリズム体１１Ｃを矢印６１方向に移動させることで合焦作用を行っている。
【００３０】
例えば、プリズム体１１Ｃにおいて、その断面を頂角θの直角三角形とし、頂点から光軸までの距離をｅ、光軸上のプリズム体１１Ｃの厚さ（距離）をｄとすると、次に示す（５）式の関係が得られ、該（５）式を微分して次に示す（６）式の関係が得られる。
【００３１】
ｄ＝ｅ・ｔａｎθ                            …（５）
Δｄ＝Δｅ・ｔａｎθ                        …（６）
なお、Δｄはプリズム体１１Ｃの厚さｄの変化分で、Δｅはプリズム体１１Ｃの距離ｅの図６（Ａ）紙面縦方向の変化分である。
【００３２】
ここで、先に説明した０．０１６ｍｍに相当する合焦作用を、プリズム体１１Ｃの厚さの変化Δｄで実現するためには、物距離ａの変化分Δａ＝０．０１６ｍｍが次に示す（７）式の関係を満足すればよい。
【００３３】
Δａ＝Δ｛ｄ（１−１／Ｎ）｝＝（１−１／Ｎ）Δｄ      …（７）
Δａ＝０．０１６を（７）式に代入して、得られるΔｄ＝０．０４７ｍｍが、変化させるべきプリズム体１１Ｃの厚さとなる。なお、プリズム体１１Ｃの屈折率には、Ｎ＝１．５１６８（Ｓｃｈｏｔｔ社のＢＫ７）を用いた。このΔｄ＝０．０４７ｍｍを、位置精度を十分確保できる値としてのΔｅ＝１ｍｍで得るためには、上記（６）式を解いて、頂角θ＝２．６度が得られる。
【００３４】
以上により、頂角約２．６度のプリズム体１１Ｃを光軸に対して垂直方向（図６（Ａ）紙面の矢印６１方向）に、Δｅ＝１ｍｍ移動させることにより、結像の式である（１）式のａをΔａ＝０．０１６ｍｍ変化させることができた。
【００３５】
即ち、直接、本発明に係る広角な投射レンズ３で合焦作用を行う場合には、０．０１６ｍｍの移動精度を確保しなければならなかったが、本発明に係る合焦手段（合焦光学系）を適用することによって、プリズム体１１Ｃの移動精度は、容易に実現できる１ｍｍの移動精度で十分となった。
【００３６】
以上の説明では１個のプリズム体１１Ｃを用いた場合での説明である。しかしながら、図１及び図２に示すように、通常の光学系は回転対称な光学系である。そこで、回転対称な光学系に適用するために用いた本発明に係る合焦手段の実施例について説明する。
【００３７】
図６（Ｂ）は、本発明に係る合焦手段として２つのプリズム体１１ａ・１１ｂを向かい合わせに配置した構成図である。断面が直角三角形となるプリズム体１１ａおよび１１ｂを向かい合わせに配置することで、一対のプリズム体１１の全体としては光学的には平板（フィルタ）として取扱うことが可能となる。そして、その一対のプリズム体１１（１１ａ・１１ｂ）の相対的な位置関係を変化させることで、図６（Ａ）で説明したプリズム体１１Ｃによる合焦作用を同様に得ることができる。
【００３８】
ところで、その相対的な移動の方向としては、図６（Ａ）と同じΔｅの方向（矢印６１方向）に移動させた場合では、プリズム体１１ａと１１ｂ間の空気間隔が変化するので、厳密には非点収差量が変動する。そこで、向かい合った一対のプリズム体１１（１１ａ・１１ｂ）の合わせ面に沿った矢印６２方向（移動量Δｇ）に移動させることが望ましい。
【００３９】
但し、一対のプリズム体１１を完全に密着させて配置すると、密着させた面での摩擦力でその移動が困難になるが、デジタルマイクロミラーを用いた光学系で用いられているＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズムのように微小な空気間隔を間に設けることで、実質的に非点収差の問題を回避しながら、プリズム体１１の相対的な移動を可能としている。
【００４０】
なお、図６（Ｂ）では、説明をわかり易くするため、プリズム体１１ａ、１１ｂの頂角を模式的に大きくしている、しかし、実際は、上記したように頂角θは数度であり、プリズム体１１ａの移動方向（矢印６２方向）の光軸に直交する垂線（縦線）に対する傾きは小さい。この意味で、プリズム体１１ａの矢印６２方向への移動を、投射レンズ３の光軸と略直交する方向への移動と定義する。
【実施例１】
【００４１】
次に、本発明に係る投射型映像表示装置の実施例１について図１及び図２を用いて説明する。
【００４２】
まず、本発明に係る投射型映像表示装置の実施例１の要部である合焦手段１について図１を用いて説明する。図１において、合焦手段（合焦光学系）１は、映像表示素子２と投射レンズ３との間に配置されている。そして、合焦手段１は、プリズム体１１と位置移動手段１２とを含んで構成される。
【００４３】
プリズム体１１は、一対のプリズム体１１ａとプリズム体１１ｂを向い合わせて配置し、一方のプリズム体１１ｂを固定したものである。他方のプリズム体１１ａは、位置移動手段１２を介して、図の矢印６２方向に移動可能に構成される。
【００４４】
位置移動手段１２は、例えばステッピングモーター等で構成され、プリズム体１１の一方（ここではプリズム体１１ａ）を矢印６２方向に移動させるものである。
【００４５】
以上のように構成された合焦手段１において、位置移動手段１２で一方のプリズム体１１ａを移動させることにより、プリズム体１１（１１ａ・１１ｂ）の平板としての総厚を変化させることで合焦作用を実現している。この際、プリズム体１１ａの実現可能な精度の移動（矢印６２方向）を従来実現が困難な精度の移動（光軸に沿う厚さｄ方向）に変換することができるので、広角な投射レンズを用いても、精度に優れた合焦作用を有する合焦手段を実現することができる。その結果、映像表示素子２の画像を投射レンズ３によってスクリーン上に拡大投影する投射型カラー映像表示装置において、スクリーン上で充分な大きさの拡大映像を得つつ投射距離を短縮することが可能となる。
【００４６】
次に、本発明に係る合焦手段を用いた投射型映像表示装置の実施例１について図２を用いて説明する。図２は、本発明に係る合焦手段を用いた投射型映像表示装置の実施例１の構成図である。
【００４７】
図２において、光源ユニット１０１から出射した光束は、ＵＶカットフィルタ１０２で紫外線をカットされ、インテグレータとしての一対のマルチレンズアレイ１０３ａ・１０３ｂに入射する。なお、通常、紫外線カットは、他の光学素子でも行うが、赤外線カットも含め、本発明の要点ではないので詳しい記載を省略する。
【００４８】
マルチレンズアレイ１０３ａ・１０３ｂには、凸レンズ（セル）が二次元状に配置されており、マルチレンズアレイ１０３ａに入射した光束は、マルチレンズアレイ１０３ｂの各セルに光源像を二次元状に形成する。それぞれ集光した光源像は、偏光変換素子１０４で自然光は振動方向が一定方向の直線偏光に変換される。これは、後述する映像表示素子２ａ・２ｂ・２ｃが、振動方向が一定方向の直線偏光のみしか通過させないからである。マルチレンズアレイ１０３ａ・１０３ｂで二次元状に分割された光源像は、重畳作用を有する重畳レンズ１０５により、映像表示素子２ａ・２ｂ・２ｃの映像表示面に重畳される。
【００４９】
なお、重畳レンズ１０５と映像表示素子２ａ・２ｂ・２ｃの間にある色分解光学系で、赤色・緑色・青色の３色に分解される。
【００５０】
重畳レンズ１０５を通り全反射ミラー１０６ａで光路を偏向された光束は、先ず、第１のダイクロイックミラー１０７ａによって、青色の光束が透過し、赤色と緑色が反射される。青色の光束は全反射ミラー１０６ｂで偏向されコンデンサレンズ１０８ｂを経て青色用の映像表示素子２ｂに照射される。赤色と緑色は、第２のダイクロイックミラー１０７ｂによって、緑色の光束が反射し、赤色が透過する。緑色の光束はコンデンサレンズ１０８ａを経て緑色用の映像表示素子２ａに照射される。赤色の光束は、全反射ミラー１０６ｃ・１０６ｄで偏向されコンデンサレンズ１０８ｃを経て赤色用の映像表示素子２ｃに照射される。なお、赤色の光路はその光路長が青色や緑色より長いので、リレーレンズ１０９・１１０を用いてさらに写像されている。
【００５１】
青色用の映像表示素子２ｂと、緑色用の映像表示素子２ａと、赤色用の映像表示素子２ｃに照射された各光束は、クロスプリズム（光合成手段）１１１により色合成され、上述したような広角な投射レンズ３に入射する構成となっている。広角な投射レンズ３は、色合成された各映像表示素子の画像を像面４に拡大投影することになる。そして、クロスプリズム１１１と広角な投射レンズ３の間には、図１の合焦手段（合焦光学系）１を配置している。
【００５２】
以上の構成において、投射距離を変更した場合に、合焦手段１の一対のプリズム体１１（１１ａ・１１ｂ）を、投射レンズ３の略光軸と垂直方向に相対的に移動させることで、十分な精度を有する合焦作用を実現している。
【００５３】
なお、以上の説明において省略したが、所定の偏光光線以外の光線をカットする偏光板や、各色の偏光光線の振動方向を制御する位相差板を配置しているが、本発明の要点ではないので説明を省略する。
【実施例２】
【００５４】
次に、本発明に係る投射型映像表示装置の実施例２について図７乃至図９を用いて説明する。
【００５５】
即ち、本実施例２において、上記実施例１との相違点は、斜投射レンズ系に適用できる一合焦手段１Ａである。
【００５６】
図７は、実施例２におけるプリズム体１１Ａを１個のみ配置した合焦手段１Ａを示す要部拡大図である。合焦手段１Ａは、合焦作用を行うその断面形状が２等辺三角形であるプリズム体１１Ａと、プリズム体１１Ａを矢印６１方向に移動させる位置移動手段１２Ａとを含んで構成される。合焦手段１Ａによる、プリズム体１１Ａの実現可能な精度の移動（矢印６１方向）で従来実現が困難な精度の合焦作用を実現することは、図６（Ａ）での説明と同じなので省略する。
【００５７】
図８はシャインプルフの法則を説明する光学系の配置図である。シャインプルフの法則とは、斜め投射した場合に、像面全体が合焦するための物体（映像表示素子２）と投射レンズ３と像面４の位置関係を示したものであり。具体的には、投射レンズ３の主平面の延長線と、物体としての映像表示素子２の延長線と、スクリーンもしくは像面４の延長線が、ほぼ１点で交差することがその条件となっている（詳細は、例えば特開平４−２７９１２号公報参照）。
【００５８】
ここで、図８の投射レンズ３と映像表示素子２に着目すると、光学的な位置関係が平行でなく斜めになっている。一方で、１個のプリズム体１１Ａのみでは、プリズム体１１Ａで光線が屈折作用を受けるので、光軸自体が曲げられる。そこで、映像表示素子２と投射レンズ３を物理的には平行に配置しながらも、映像表示素子２と投射レンズ３の間に、プリズム体１１Ａを１個のみ用いた合焦手段１Ａを配置することで、光学的には、映像表示素子２と投射レンズ３は、斜めの配置関係を実現できる。これによって、図示を省略した照明光学系と、投射レンズ系を物理的には真直ぐに（傾斜させずに）配置できるので、構造設計や実機での取扱いが容易となる。
【００５９】
図９は、投射レンズ３と像面４の間に光路折り曲げミラー５を配置し、映像表示素子２と投射レンズ３の間にプリズム体１１Ａを１個のみ用いた合焦手段１Ａを配置した構成図である。なお、光路折り曲げミラー５としては、斜投射による台形歪の補正を行うために、自由曲面ミラーを用いている。
【００６０】
以上の説明では、２等辺三角形として説明したが光線を曲げる作用は頂角を持ったプリズム体であれば良く、同様にその効果を得ることができる。
【００６１】
また、実施例１と実施例２に共通の事項として、プリズム体の断面形状としては、光線が通過する範囲で実質的に直角三角形や２等辺三角形をしていれば問題なく、光線が通過しな範囲の形状で例えば面取り等によって、四角形や五角形の形状となっていても、本発明の考え方に反するものでないことは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、広角な投射レンズに好適な位置精度を実現できる合焦手段と、この合焦手段を用いた投射型映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る実施例１における要部である合焦手段の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係る実施例１における合焦手段を用いた投射型映像表示装置の一実施例を示す構成図である。
【図３】標準画角の投射レンズと本発明に係る広角な投射レンズの比較説明図である。
【図４】投射レンズの従来の合焦作用の説明図である。
【図５】本発明に係る投射型映像表示装置に備えた合焦手段（合焦光学系）の原理を説明するためのフィルタ挿入による光学長の変化を示す図である。
【図６】本発明に係る投射型映像表示装置に備えた合焦手段（合焦光学系）の原理を説明するためのプリズム体による合焦作用の説明図である。
【図７】本発明に係る実施例２における要部である合焦手段の一実施例を示す構成図である。
【図８】本発明に係る実施例２におけるシャインプルフの法則の説明図である。
【図９】本発明に係る実施例２における合焦手段を用いた基本構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１、１Ａ…合焦手段（合焦光学系）、２…映像表示素子、３…投射レンズ、４…スクリーンもしくは像面、１１、１１Ａ、１１Ｃ…プリズム体、１２、１２Ａ…位置移動手段、１４…フィルタ、１０１…光源ユニット、１０２…ＵＶカットフィルタ、１０３…マルチレンズアレイ、１０４…偏光変換素子、１０５…重畳レンズ、１０６…全反射ミラー、１０７…ダイクロイックミラー、１０８…コンデンサレンズ、１０９、１１０…リレーサレンズ、１１１…クロスプリズム。
【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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