(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体面上の画像を像面上の投射有効領域内に投影する投影光学系であって、
該投射光学系は、物体面側から順に、光学ブロックＣと、平面ミラーと、曲率を持つ反射面を含む非共軸光学系より成る光学ブロックＲとを備えており、
前記光学ブロックＣは、変倍部を有し、且つ前記物体面上の画像を球面上に結像する性能を有しており、
該光学ブロックＣの射出瞳位置を中心にして、前記光学ブロックＣ、前記平面ミラー、前記光学ブロックＲのいずれか１以上の部材を回転することによって、該変倍部の変倍動作により投影される像が該投射有効領域内で移動することを特徴とする投射光学系。
【請求項２】
前記光学ブロックＲは、前記光学ブロックＣにより投影される像を導光し、該光学ブロックＣから出射する軸上の主光線に対して斜め方向の平面上に投射していることを特徴とする請求項１の投射光学系。
【請求項３】
前記光学ブロックＣは共軸回転対称レンズより成ることを特徴とする請求項１又は２の投射光学系。
【請求項４】
前記光学ブロックＣの射出瞳位置は、前記変倍部による変倍によって変化せず、
前記平面ミラーが前記射出瞳位置に配置されており、
前記平面ミラーを回転させることにより、前記投影される像を移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投射光学系。
【請求項５】
前記光学ブロックＣによる変倍に際して、前記投射有効領域の大きさが一定であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投射光学系。
【請求項６】
前記光学ブロックＣは、回転対称レンズによって構成されており、
前記光学ブロックＲは、互いに共通の光軸を持たない複数の反射面で構成されており、
前記投影される像を前記投射有効領域内で移動させるために、前記平面ミラーと、該平面ミラーとは異なる別の平面ミラーとを、互いに異なる回転軸を中心として回転させている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投射光学系。
【請求項７】
前記１以上の部材は、前記光学ブロックＣの射出瞳位置に配置された平面ミラーであって、該平面ミラーが前記光学ブロックＣの射出瞳位置を中心に回転することにより、前記投射有効領域内において前記像面上の投影される像が移動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の投射光学系。
【請求項８】
物体面上の画像を請求項１〜７のいずれか１項の投射光学系により、像面上の投射有効領域に投影することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項９】
前記変倍部の変倍位置と前記１以上の部材の回転角度を制御して、投影される像が前記投射有効領域内で移動するようにする制御手段を有していることを特徴とする請求項８の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射光学系に関し、特に液晶表示素子や、デジタルマイクロミラーデバイスに代表される画像表示パネルに表示される画像をスクリーン面上に投大投射する投射型表示装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
画像を所定面（スクリーン面）上に投射する投射型表示装置（プロジェクション）に用いられる投射光学系として、観察者の視界を妨げることなく画像投影を行うためにスクリーンに対して斜め方向から、画像を投射するようにした投射光学系が知られている。一般にスクリーンに対して斜め方向から投射すると投影像にいわゆる台形歪みが生じるので、この台形歪みを補正するようにした投射光学系が知られている（例えば特許文献１、２）。特許文献１は共軸回転対称ｆ−θレンズを応用し、絞りを中心にレンズ群を回転偏心させることにより投影像の台形歪みがない状態で、投影像面を回転している。又、特許文献２では偏心非球面を用いて固定の投射角度で台形歪みを補正している。
【０００３】
一方、非共軸光学系における設計法や焦点距離等の近軸量の計算方法が知られている（例えば特許文献３）。又基準軸という概念を導入し、構成面を非対称非球面にすることで、十分収差が補正された光学系が構築可能であることが、知られている（例えば特許文献４〜６）。こうした非共軸光学系はＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系（像中心と瞳中心を通る光線に沿った基準軸を考えた時、構成面の基準軸との交点における面法線が基準軸上にない曲面（Ｏｆｆ−Ａｘｉａｌ曲面）を含む光学系として定義される光学系である。この時、基準軸は折れ曲がった形状となる）と呼ばれる。このＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系は、構成面が一般には非共軸となり、反射面でもケラレが生じることがないため、反射面を使った光学系の構築がしやすい。又、光学系内で中間像を形成することにより高画角でありながらコンパクトな光学系を構成している。さらに、前絞りの光学系でありながら、光路の引き回しが比較的自由に行なえるためにコンパクトな光学系が構成できる。これ等を生かして、曲率を有する回転非対称反射面を用いて固定の投射角度で台形歪みを補正した光学系が知られている（例えば特許文献７、８）。
【特許文献１】特開平０９−３０４７３３号公報
【特許文献２】特開平１０−２８２４５１号公報
【特許文献３】特開平０９−００５６５０号公報
【特許文献４】特開平０８−２９２３７１号公報
【特許文献５】特開平０８−２９２３７２号公報
【特許文献６】特開平０９−２２２５６１号公報
【特許文献７】特開２００１−２５５４６２号公報
【特許文献８】特開２０００−０８９２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の投射型表示装置は、観察者の視界の確保及び、投射型表示装置の設置位置の自由度の向上を目的として、所定像面上で投影像を台形歪み無く平行移動可能となるようにした投射光学系を備えている。投影像を平行移動させる手法は大別して２つあり、１つの手法は画像表示パネル上に表示される画像を予め台形に歪ませることにより所定像面上（投影面上）で発生する台形歪みと相殺させるというデジタル補正による手法である。この場合、画像表示パネル上で逆台形の歪みを仮想的に発生させるために実際に表示される画素はもとの情報量に対して減り、画像劣化の原因となる。又、パーソナルコンピュータ等で作成された画像情報を表示する際、画面の周辺部にも文字や図等が表示されることが多いが、サイズの小さい文字や図形パターンはデジタル補正の画素落ちにより認識不可能になることもある。もう１つの手法は、レンズシフトによる手法である。この場合、画像表示パネルと共軸投影レンズ群との中心軸を相対的に平行シフトさせることで所定像面上で投影像を平行移動させている。従来からフロント型の投影プロジェクタでは観察者の視界の確保のためにこの手法を用いて、投影光学系の有効画角の光軸を境にした略半分を用いてプロジェクタ内の共軸レンズの光軸に対して表示画面の中心が固定の上方になるようにしている。最近、この種のプロジェクタで、共軸レンズ群の画像表示パネルに対する平行偏心量を可変にすることで所定像面上での投影像の移動を行っている。しかし、投影像の移動量を大きくするとそれに応じて投射光学系のサイズが拡大されてしまうため自ずと少ない移動量になってしまい、同時に所定像面に対する投影のあおり角が小さくなるので充分な視界の確保と設置位置の自由度を得るのは困難である。さらに、どちらの手法においても、投射光学系の変倍比に比例して投影が可能な領域（投射有効領域）のサイズも拡大縮小されてしまう。従って、画面サイズと移動量の比率が変わらないので画面サイズが小さい（望遠側）ほど装置の設置位置の自由度も損なわれてしまう。
【０００５】
特許文献１は共軸回転対称ｆ−θ光学系を組み合わせた投射光学系を用いているが、画角がやや狭い。又、通常の投射レンズでは光軸から画面周辺にかけて、即ち画角が大きくなるに従って光量が落ちてくるため、広画角の投射レンズ系を使用すればするほど投射画面内の明るさに差が出てくる。そのため、このような投射レンズは、広画角かつ明るい像面が必要とされるプロジェクタには不向きである。特許文献２は偏心非球面により台形歪みを補正しているが、ある固定の投射角度でのみ台形歪みの補正が可能となっているが、画面のシフト量が小さく、液晶パネルに対してテレセントリックとなっていない。特許文献７、８は曲率を有する回転非対称反射面を用いて広画角の台形歪み補正を実現しているが、ある固定の投射角度でのみ台形歪み補正が可能となっている。
【０００６】
本発明は、投影有効領域内において歪みのない投射像が得られしかも、投射有効領域内において投影像の拡大縮小を行っても投射有効領域内で投影像を容易に移動することができる投射光学系およびそれを有する投射型表示装置の提案を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明の投射光学系は、
物体面上の画像を像面上の投射有効領域内に投影する投影光学系であって、
該投射光学系は、物体面側から順に、光学ブロックＣと、平面ミラーと、曲率を持つ反射面を含む非共軸光学系より成る光学ブロックＲとを備えており、
前記光学ブロックＣは、変倍部を有し、且つ前記物体面上の画像を球面上に結像する性能を有しており、
該光学ブロックＣの射出瞳位置を中心にして、前記光学ブロックＣ、前記平面ミラー、前記光学ブロックＲのいずれか１以上の部材を回転することによって、該変倍部の変倍動作により投影される像が該投射有効領域内で移動することを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記光学ブロックＲは、前記光学ブロックＣにより投影される像を導光し、該光学ブロックＣから出射する軸上の主光線に対して斜め方向の平面上に投射していることを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記光学ブロックＣは共軸回転対称レンズより成ることを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、
前記光学ブロックＣの射出瞳位置は、前記変倍部による変倍によって変化せず、
前記平面ミラーが前記射出瞳位置に配置されており、
前記平面ミラーを回転させることにより、前記投影される像を移動させることを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、
前記光学ブロックＣによる変倍に際して、前記投射有効領域の大きさが一定であることを特徴としている。
【００１２】
請求項６の発明は請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、
前記光学ブロックＣは、回転対称レンズによって構成されており、
前記光学ブロックＲは、互いに共通の光軸を持たない複数の反射面で構成されており、
前記投影される像を前記投射有効領域内で移動させるために、前記平面ミラーと、該平面ミラーとは異なる別の平面ミラーとを、互いに異なる回転軸を中心として回転させている、
ことを特徴としている。
【００１３】
請求項７の発明は請求項１乃至６のいずれか１項の発明において、
前記１以上の部材は、前記光学ブロックＣの射出瞳位置に配置された平面ミラーであって、該平面ミラーが前記光学ブロックＣの射出瞳位置を中心に回転することにより、前記投射有効領域内において前記像面上の投影される像が移動することを特徴としている。
【００１４】
請求項８の発明の投射型表示装置は、
物体面上の画像を請求項１〜７のいずれか１項の投射光学系により、像面上の投射有効領域に投影することを特徴としている
【００１５】
請求項９の発明は請求項８の発明において、
前記変倍部の変倍位置と前記１以上の部材の回転角度を制御して、投影される像が前記投射有効領域内で移動するようにする制御手段を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、投射光学系内に複数の光学ブロックを設け、各々の光学ブロックに所定の役割を持たせることで所定像面上において投影像を移動、若しくは傾けることが可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の各実施例の説明に入る前に、各実施例で用いている光学系の構成諸元の表し方及び実施例全体の共通事項について説明する。図１２は本発明の光学系を構成する光学素子の構成データを定義する座標系の説明図である。本発明の実施例では物体側から像面に進む１つの光線（図１２中の一点鎖線で示すもので基準軸光線Ｌａと呼ぶ）に沿ってｉ番目の面を第ｉ面とする。又、本発明の光学系の説明において、像を投影する対象平面をスクリーン若しくは所定像面と表現し、投影像を像、像面、若しくは画面と表現し、像の拡大縮小をズーム若しくは変倍と表現し、これらの表現を自由に代替可能とする。
【００２４】
図１２において第１面Ｒ１は屈折面、第２面Ｒ２は第１面Ｒ１に対してチルトされた反射面、第３面Ｒ３、第４面Ｒ４は各々の前面に対してシフト、及びチルトされた反射面、第５面Ｒ５は第４面Ｒ４に対してシフト、及びチルトされた屈折面である。第１面Ｒ１から第５面Ｒ５までの各々の面はガラス、プラスチック等の媒質で構成される一つの光学素子上に構成されており、図１２中では第１の光学素子Ｂとしている。
【００２５】
従って、図１２の構成では物体面ＯＢから第１面Ｒ１までの媒質は空気、第１面Ｒ１から第５面Ｒ５まではある共通の媒質、第５面Ｒ５からスクリーン面に相当する第６面Ｒ６までの媒質は空気で構成している。
【００２６】
本発明の光学系はＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系であるため光学系を構成する各面は共通の光軸を持っていない。そこで、本発明の実施例においては先ず第１面Ｒ１の中心を原点とする絶対座標系を設定する。
【００２７】
そして、本発明の実施例においては、第１面Ｒ１の中心点を原点とすると共に、原点と最終結像面（Ｒ６）の中心とを通る光線（基準軸光線）Ｌａの経路を光学系の基準軸と定義している。さらに、実施例中の基準軸は方向（向き）を持っている。その方向は基準軸光線が結像に際して進行する方向である。
【００２８】
本発明の実施例においては、光学系の基準となる基準軸を上記の様に設定したが、光学系の基準となる軸の決め方は光学設計上、収差の取り纏め上、若しくは光学系を構成する各面形状を表現する上で都合の良い軸を採用すれば良い。しかし、一般的には像面の中心と、絞り又は入射瞳又は射出瞳又は光学系の第１面の中心若しくは最終面の中心のいずれかを通る光線の経路を光学系の基準となる基準軸に設定する。
【００２９】
つまり、本発明の実施例においては、基準軸は第１面Ｒ１の中心点を通り、最終結像面Ｒ６の中心へ至る光線（基準軸光線）Ｌａが各屈折面及び反射面によって屈折・反射する経路を基準軸に設定している。各面の順番は基準軸光線Ｌａが屈折・反射を受ける順番に設定している。
【００３０】
従って基準軸は設定された各面の順番に沿って屈折若しくは反射の法則に従ってその方向を変化させつつ、最終的に像面の中心に到達する。又、本発明において物体面側、パネル面側、及び所定像面側、像面側、スクリーン側等とは、基準軸の方向に対してどちら側であるかを意味している。
【００３１】
本発明の各実施例における光学系の絶対座標系の各軸を以下のように定める。
Ｚ軸：原点と物体面ＯＢの中心を通る直線。物体面ＯＢから第１面Ｒ１に向かう方向を正とする
Ｙ軸：原点を通り右手座標系の定義に従ってＺ  軸に対して反時計回りに９０゜をなす直線
Ｘ軸：原点を通りＺ、Ｙ各軸に垂直な直線
又、光学系を構成する第ｉ面の面形状及びチルト角を表すには、絶対座標系にてその面の形状及びチルト角を表記するより、基準軸と第ｉ面が交差する点を原点とするローカル座標系を設定して、ローカル座標系でその面の面形状を表し、基準軸とローカル座標系の成す角でチルト角を表した方が形状を認識する上で理解し易い為、第ｉ面の面形状を以下のローカル座標系で表す。そのためにまず基準軸上の任意の点に対して以下の基準軸上の座標系を設定する。
ｚｂ軸：基準軸上の任意の点を通り、基準軸の方向を正とする。基準軸の偏向点においては入射方向を正とする
ｙｂ軸：基準軸上の任意の点を通り、右手座標系の定義に従ってｚｂ軸に対して反時計回りに９０゜をなす直線であり、絶対座標系の原点で絶対座標系のＹ軸と一致し、以降、ｚｂ軸に対する回転はないものとする
ｘｂ軸：基準軸上の任意の点を通り、ｚｂ、ｙｂ各軸に垂直な直線
次にローカル座標系を設定する。
ｚ軸：ローカル座標の原点を通る面法線
ｙ軸：ローカル座標の原点を通り、右手座標系の定義に従ってｚ方向に対し反時計方向に９０゜をなす直線
ｘ軸：ローカル座標の原点を通り、ｙｂｚｂ面に対し垂直な直線
従って、第ｉ面のｙｂｚｂ面内でのチルト角はローカル座標系のｚ軸が基準軸上座標系のｚｂ軸に対して鋭角に反時計回り方向を正とした角度θｘｂ，ｉ（単位°）、第ｉ面のｘｂｚｂ面内でのチルト角は基準軸上座標系のｚｂ軸に対して反時計回り方向を正とした角度θｙｂ，ｉ（単位°）、第ｉ面のｘｂｙｂ面内でのチルト角は絶対座標系のｙｂ軸に対して反時計回り方向を正とした角度θｚｂ，ｉ（単位°）で表す。ただし、通常、θｚｂ，ｉは面の回転に相当するもので本発明の実施例においては存在しない。図１３はこれらの絶対座標系、基準軸上座標系、ローカル座標系の相互関係を表している。
【００３２】
又、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面とのローカル座標の原点間の間隔を表すスカラー量、Ｎｄｉ、νｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面間の媒質の屈折率とアッベ数である。
【００３３】
ここで、球面は以下の式で表される形状である：
【００３４】
【数１】
0004641374.tif 000002
【００３５】
又、本発明の光学系は少なくとも回転非対称な非球面を一面以上有し、その形状は以下の式により表す：
z=C02y2+C20x2+C03y3+C21x2y+C04y4+C22x2y2+C40x4
+C05y5+C23x2y3+C41x4y+C06y6+C24x2y4+C42x4y2+C60x6
上記曲面式はｘに関して偶数次の項のみであるため、上記曲面式により規定される曲面はｙｚ面を対称面とする面対称な形状である。さらに以下の条件が満たされる場合はｘｚ面に対して対称な形状を表す。
【００３６】
C03 =C21 =C05 = C23 = C41 = t =0
さらに
C02 =C20 C04=C40 = C22/2 C06=C60 =C24/3 =C42/3
が満たされる場合は回転対称な形状を表す。以上の条件を満たさない場合は非回転対称な形状である。
【００３７】
次に、本発明において、像面を移動若しくは傾けることによる光学系の投射角について定義する。図１１は本発明の投射光学系におけるスクリーンと投射光学系の像面との位置関係を表している。Ｐは本発明のズーム機能を有する投射光学系及びそれを有する投射型表示装置であり、Ｓは実際に投射光学系Ｐで画像が投射され画像表示が行われる画像表示面（像面）であり、又Ｅは画像表示面Ｓが良好な結像性能を保ったまま移動可能な領域であり、これを投射有効領域Ｅと呼ぶ。又、投射有効領域Ｅ内での画像表示面Ｓの位置を本投射光学系の射出瞳ＳＳａの中心から画像表示面Ｓの中心に到達する基準軸Ｌｏのｘ及びｙ成分とスクリーン面の法線ＳＨとの成す角度で表し、投射角θｘ，θｙとする。
【００３８】
本発明の投射型表示装置において、良好な光学性能を保ったまま投射角の可変を実現するための基本的な原理を示す。図１０（Ａ）は、本発明の投射光学系Ｐの原理を示している。図１０（Ａ）において詳細は図示しないが、ＬＬは液晶、反射型ドットマトリックス液晶、デジタルマイクロミラーデバイス等を用いたライトバルブ（画像表示パネル）ＬＶ及びライトバルブＬＶに光を照明する光源手段ＬＳ、そして色合成プリズムＤ等を有する照明系である。Ｃは結像性能を有する光学ブロックである。光学ブロックＣはレンズを含みズーミング（変倍）機能を有している。Ｃａは光学ブロックＣの光軸である。光学ブロックＣを通過した照明系ＬＬからの光は、光学ブロックＣの絞りＳＳ（射出瞳ＥＸＰ位置に相当）位置に設けた回転ミラーＧにより反射される。画像表示パネルＬＶに基づく画像は、射出瞳ＥＸＰを曲率中心とする球面Ｅ’上の領域Ｂ１に投影結像する。但し、当然ながら、光学ブロックＣは球面Ｅ’上の領域Ｂ１に結像する能力を有していれば良いので、共軸回転対称の光学ブロックであっても曲率を持つ反射面を構成要素として含む光学ブロックであっても構わない。又、光学ブロックＣの絞りＳＳが射出瞳ＥＸＰと必ずしも一致している必要はなく、この場合、回転ミラーＧは射出瞳ＥＸＰの位置に配置される。
【００３９】
このとき、回転ミラーＧを紙面上で回転させると領域Ｂ１の像は光学性能を保ったまま領域Ａ１及び領域Ｃ１に移動し、すなわち球面Ｅ’上を連続的に移動することになる。次に、図１０（Ａ）に示すように曲率を持つ複数の反射面Ｒ１〜Ｒ４を構成要素として含む光学ブロックＲを回転ミラーＧの先（光出射側）に配置することで光学ブロックＣによって投影される像を光学ブロックＲに導光する。このとき、光学ブロックＲは球面Ｅ’上の像を平面状のスクリーン（有効投射領域）Ｅに良好な光学性能で結像するよう非共軸光学系等を用いて設計されている。さらに、曲率を持つ複数の反射面Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を構成要素として含む光学ブロックＲを用いることでＯｆｆ−Ａｘｉａｌ光学系の特性により、スクリーンＥに対して斜め上方に投影することが可能となっている。
【００４０】
従って、画像表示パネルＬＶの像は光学ブロックＣ、回転ミラーＧ、光学ブロックＲを介した後、スクリーンＥ上の領域Ｂ２に投影表示されることになる。ここで前記したように回転ミラーＧを回転させることで球面Ｅ’上の各領域Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の像は、それぞれ、平面状のスクリーンＥ上の各領域Ａ２、Ｂ２、Ｃ２に結像するので、結果、本発明の投射光学系は光学ブロックＲが良好な光学性能を保証する範囲（投射有効領域）Ｅ内で任意の投射角で画像表示することが可能となる。但し、画像表示パネルＬＶ側の光学ブロックＣの射出瞳ＥＸＰを中心に回転する部材は回転ミラーＧに限るものではなく、光学ブロックＣ又は光学ブロックＲ又は画像表示パネル系ＬＬを一体として回転しても良いし、像側の光学ブロックＲを回転しても良い。これらは各部材の相対的な回転であるので前記した光学ブロックを含むどの部材を回転させても光学的に等価である。
【００４１】
さらに、球面Ｅ’上の領域Ｂ１の像は必ずしも球面上に結像していなくても良く、すなわち、投影面が球面Ｅ’を形成している必要はない。言い換えると、前記した本発明の原理から分かるように、投射角を可変にするためにはパネル側の光学ブロックＣによる投影像が投影面上を良好な光学性能を保ったまま連続的に移動することが必要であり、それを理想的に実現するものが投影面を球面Ｅ’とすることであった。しかしながら、実際には、光学ブロックＣの焦点深度やディストーション等の光学性能の許容量には幅があるので、この許容量に収まる場合には、この投影面の形状はどのような面形状でも良く、必ずしも球面である必要はないのである。
【００４２】
さらに画像表示パネルＬＶ側の光学ブロックＣの結像に関して議論を進めると、本発明の投射光学系ＰがスクリーンＥ上で２次元的に画像表示面Ｓを可変とする際には、各アジムス方向で全画角の収差の発生がそれぞれ一様であれば充分に補正されている必要はない。これは、全画角の収差の発生が一様であれば、像面側の曲率を持つ反射面を構成要素として含む光学ブロックＲによって補正が可能であるからである。又、スクリーンＥ上で１次元的に唯一方向にのみ画像表示面Ｓを可変とする際には、可変方向でのみ全画角の収差の発生が一様であれば、非可変方向の結像性能が良好である必要はない。これも、像面側の曲率を持つ反射面を構成要素として含む光学ブロックＲによって補正が可能であるからである。
【００４３】
又、前記した本発明の投射角可変の原理は紙面上のみの説明であったが、これは３次元空間においても同様である。但し、画像表示パネルＬＶ側の光学ブロックＣの射出瞳ＥＸＰを中心に回転する部材Ｇが回転ミラーのみであり、スクリーンＥ上で投影像を２次元的に移動させる際には、水平方向の回転を担うものと垂直方向の回転を担うものの計２枚の回転ミラーＧ１、Ｇ２を用いると容易に実施することができる。これは、図１０（Ａ）において、回転ミラーＧを紙面に対して垂直な方向に回転させると、照明系ＬＬ中の画像表示パネルＬＶと回転ミラーＧがねじれの位置関係になるために、スクリーンＥ上において基準軸光線は所望の位置に結像されるものの、画像表示面ＳがスクリーンＥ上で回転してしまうためである。しかしながら、複数の回転ミラーＧ１、Ｇ２を画像表示パネルＬＶ側の光学ブロックＣの射出瞳ＥＸＰに配置することは物理的に不可能であるが、回転ミラーＧ１、Ｇ２は厳密に射出瞳ＥＸＰに配置しなくても、球面Ｅ’上の投影像が前記したように光学性能の許容量の範囲内であれば、射出瞳ＥＸＰの近傍で互いに干渉しない程度にずらして配置することができる。又、この様にスクリーンＥ上での投影像を２次元的に移動させるためには、当然ながら、画像表示パネルＬＶ側の光学ブロックＣの射出瞳ＥＸＰに配置された１枚の回転ミラーでも実施可能である。これは、前記したスクリーンＥ上での画像表示面Ｓの回転を防ぐために画像表示パネルＬＶを画像表示面Ｓの回転が相殺される様に回転する等の解決手段が考えられるからである。
【００４４】
次に、投影光学系Ｐの変倍（ズーミング）により所定像面Ｅにおいて投射像の拡大縮小を行っても投射像の移動により投射可能な領域（投射有効領域）Ｅが一定であることを図１０（Ｂ）を用いて説明する。図中、前記の投射角を可変にする原理を示した図１０（Ａ）と重複する記号に関しては共通である。前記の投射角を可変にする原理に加えて、物体面側の光学ブロックＣ‘に変倍機能を持たせる。変倍の手段は、例えば通常の共軸レンズにおける光軸方向のレンズシフトによる変倍手法が一般的である。又、図１０（Ｂ）では光学ブロックＣ’を投射角可変の説明に用いた図１０（Ａ）の光学ブロックのＣに比べて広角に変倍してある。このとき、同様に光学ブロックＣ’は球面Ｅ‘上に領域Ｂ１’のように略球面結像する。光学ブロックＣ‘に課せられた変倍時の条件は、変倍しても領域Ｂ１’の曲率が略一定であり、射出瞳ＥＸＰの位置、すなわち画像表示パネルＬＶから射出瞳ＥＸＰまでの距離と射出瞳ＥＸＰから領域Ｂ１’までの距離が略一定であることである。画像表示パネルＬＶから射出瞳ＥＸＰまでの距離と射出瞳ＥＸＰから領域Ｂ１’までの距離を一定に保つことで、前記の原理と同様に射出瞳位置近傍に設置する回転ミラーＧの位置を固定にできるという利点がある。回転ミラーＧの回転により領域Ｂ１’の像は球面Ｅ’上を移動することになるが、領域Ｂ１’の像の収差の状態は前記の説明と同様の理由で、各アジムス方向で全画角の収差の発生がそれぞれ一様であれば充分に補正されている必要はない。収差量に関して、変倍時にも同様で、各アジムス方向で全画角の収差の発生がそれぞれ一様で、変倍によっても許容できる範囲に収まっていれば充分に補正されている必要はない。このとき、像面側の光学ブロックＲは前記の説明と同様に球面Ｅ’上の投影像をスクリーンＥに良好な光学性能で結像するよう設計されているので、領域Ｂ１’の像の移動範囲を球面Ｅ‘とすることで、変倍によって投影可能な範囲（投射有効領域）Ｅを一定に保つことができる。従って、スクリーンＥ上の画像表示面Ｓを投射光学系Ｐを望遠側としで縮小してもその分だけ画像表示面Ｓの移動量を増やすことができ、投射角はむしろ大きくなるので画像表示装置の設置位置の自由度を損なわず広げることができるのである。
【実施例１】
【００４５】
本発明の投射光学系Ｐにおける各光学面の配置に関して、図１４（Ａ）を用いて説明する。図中ＬＬ、Ｃ’、Ｒ、Ｇは前記の説明と同様である。２枚の回転ミラーＧ１、Ｇ２は共軸光学系（光学ブロック）Ｃの射出瞳近傍に設置され、それぞれ異なる方向（互いに直交する方向）の回転軸を有している。図１４（Ａ）の場合、回転ミラーＧ１が水平方向の投射角の変化を担い、回転ミラーＧ２が垂直方向の投射角の変化を担っている。又、図１４（Ａ）の最終反射面のである平面の折り返しミラーＦＭを挿入して投射方向を９０°曲げている。
【００４６】
又、本実施例の投射光学系及びそれを用いた投射型表示装置の設置方法に関して、図１４（Ｂ）にその例を示す。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）と比較して、光学系全体をが共軸系の光軸（画像表示パネル面ＬＶの中心法線）を軸として９０°回転したものである。図１４（Ｂ）での使用を想定して、図１４（Ａ）では予め画像表示パネルの縦横比を逆にしているので特に問題は無い。これは、以下に示す数値実施例において光路図等の視覚的理解を容易にするためであり、本発明の本質には何等影響を及ぼさない。これに伴い、像面の様子を示す後述する図１（像面位置）、図７（ディストーション）に関してのみ図１４（Ｂ）に示す方向で示し、その他の光路図、収差図等は図１４（Ａ）に示す方向で表示する。但し、各図において座標軸を表示する。
【００４７】
図１は本発明の実施例１の投射有効領域（スクリーン）Ｅ上における投射像位置の移動及び投影像サイズの変倍の様子を示している。図中、Ｐは本発明の投射光学系又は投射型表示装置、Ｅは投射有効領域、Ｓは画像表示面（像面）であり、Ｓ１〜１０は投射有効領域Ｅと画像表示面Ｓとの関係を示している。又、広角端（ＷＩＤＥ）、中間のズーム位置（ＭＩＤＤＬＥ）、望遠端（ＴＥＬＥ）において代表的な画像表示面Ｓの位置について示しているが、勿論投射有効領域Ｅ内であれば連続的に移動可能である。図を見ると分かる通り、投影像（画像表示面）Ｓのサイズを変倍により拡大縮小しても投射有効領域Ｅは一定であることが分かる。
【００４８】
又、図２は投射光学系Ｐ内の回転ミラーＧにより折り曲げられた基準軸ＬｏがスクリーンＳに到着するときの光路を展開した図である。投射光学系又は投射型表示装置Ｐの物体面側の光学ブロックＣである共軸光学系を図３及び図４に、像面側の光学ブロックＲであるＯｆｆ−Ａｘｉａｌ反射光学系Ｒを図５に示す。
【００４９】
図３において詳細は図示しないが、Ｌはライトバルブに光を照明する照明系で、照明系はランプ、コンデンサーレンズ、波長を選択するフィルター等から成り立っている。又、ＬＶは液晶を用いたライトバルブ（画像表示パネル）、Ｄは３板式のライトバルブＬＶに対応して光合成を行うダイクロイック光学素子、Ｃ’は変倍機能を有する回転対称共軸レンズであり、ズームレンズより成っている。図では省略して単板のライトバルブＬＶのみの光路図を示す。各レンズが光軸に沿って移動することにより変倍（ズーミング）をしているが、このとき、射出瞳ＥＸＰの位置が光軸方向に略不動であることが分かる。又、図４にこの共軸光学系Ｃ’がライトバルブＬＶの画像情報を球面Ｅ’上に投影結像していることを示す。図中、Ｂ１は共軸光学系Ｃ’で投影される画像表示面上の領域であり、球面Ｅ’上に結像した状態で変倍を行っていることが分かる。
【００５０】
図５は、投射光学系Ｐを共軸光学系Ｃ’の光軸方向から見た図である。図中Ｃ’は共軸光学系であり、Ｇ１は光軸Ｃ’ａに対して４５°傾けて配置された回転ミラーであり、図中で光線を水平方向に９０°折り返している。回転ミラーＧ１の向きを回転により変化させることに応じて投射有効領域Ｅ内を画像表示面Ｓが水平方向に移動する。Ｇ２はもう１つの方向に像面を移動させるための回転ミラーであり、回転ミラーＧ２の向きを回転により変化させることに応じて投射有効領域Ｅ内を画像表示面Ｓが垂直方向に移動する。画像表示面Ｓは、これら２つの回転ミラーＧ１、Ｇ２を用いて投射有効領域Ｅ内を２次元的に移動可能となる。又、Ｒ１〜Ｒ４はＯｆｆ−Ａｘｉａｌ反射面を含む反射光学系Ｒを構成する反射面である。反射光学系Ｒは、共軸光学系Ｃ‘を射出した光線を導光し、スクリーンＥ面上の画像表示面Ｓに投影像を形成するためのＯｆｆ−Ａｘｉａｌ系を利用した投射光学系である。ＦＭはスクリーンに対して水平方向に４５°傾けて配置された平面ミラーであり、投影方向を９０°曲げている。本実施例の場合、平面ミラーＦＭの折り曲げによりパネル面（ライトバルブＬＶ面）と画像表示面Ｓが平行になるよう配置しているが、これは光学系のレイアウト例のひとつであり、本発明の構成を限定するものではない。又、フォーカシングに関しては物体面側の光学ブロックＣ’を同光学ブロックの光軸Ｃ’ａに沿って移動させればよく、光学ブロックＣ’内の部分レンズ群を移動させるフローティングの手法を用いても構わない。
【００５１】
本実施例において前記変倍部の変倍比ｚでの水平又は垂直方向ｒの前記部材の回転量をθＭｒ，ｚ、前記物体面側の光学ブロックＣの出射側の最大半画角をωｒ，ｚ、投射有効領域の画像表示面の画面サイズの半分をＬｒ，ｚ、画像表示面の移動量をＳｒ,zとし、Ｍを該部材に依存する係数で、該部材が物体面側の光学ブロックＣ、又は像面側の光学ブロックＲであるときＭ＝１、平面ミラーであるときＭ＝２とするとき、
｜｜ωｒ，ｚ  ・Ｓｒ,z／Ｍ・θＭｒ，ｚＬｒ，ｚ｜−１｜  ＜  ０．２・・・・(１)
を満足している。表１に本実施例における式（１）の結果を示す。各変倍位置（ＷＩＤＥ、ＭＩＤＤＬＥ、ＴＥＬＥ）での画像表示面の移動方向（x又はy）毎の計算結果を示している。表中、w及びqの単位は[°]、又Ｓ及びＬの単位は[mm]であり、Ｍ及び（１）式の計算結果は無次元量である。又、本実施例においてはＷＩＤＥの変倍位置でのx方向の画面移動は無い仕様としているので（１）式の計算結果は空欄となっているが、これは一つの例であり、本発明を制限するものではない。
【００５２】
又、本実施例で用いるライトバルブＬＶの大きさは縦横比４：３の０．７インチ（１４．２２４×１０．６６８ｍｍ）であり、投射有効領域Ｅの大きさは１８２８．８×１８２８．８ｍｍ、画像表示面Ｓの大きさは、望遠端のズーム位置で縦横比４：３の６０インチ（１２１９．２×９１４．４ｍｍ）、広角端のズーム位置で９０インチ（１８２８．８×１３７１．６ｍｍ）である。
【００５３】
【表１】
0004641374.tif 000003
【００５４】
以下、本実施例に用いられる反射光学系Ｐの構成データを示す。
【００５５】
面番号はライトバルブＬＶ側からスクリーンＥ側へ順に数えている。
【００５６】
面番号１、２はダイクロイック光学素子、
面番号３〜１５は光学ブロックＣ’のレンズ面、
面番号１６、１７は回転ミラーＧ１、Ｇ２、
面番号１８〜２１は光学ブロックＣの反射面Ｒ１〜Ｒ４、
面番号２２は折り返りミラーＦＭ、
面番号２３はスクリーン面（画像表示面）、
を表している。
【００５７】
Ｎｄｉとνｄｉは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の媒質のｄ線に対する屈折率、とアッベ数である。
【００５８】
【数２】
0004641374.tif 000004
【００５９】
【数３】
0004641374.tif 000005
【００６０】
【数４】
0004641374.tif 000006
【００６１】
次に本実施例の投射光学系Ｐにおける光学作用を説明する。光源手段ＬＳから発生した光は、ライトバルブＬＶを照明し、ライトバルブＬＶでの像が共軸光学系Ｃ’及び、反射光学系Ｒを含む投射光学系Ｐで拡大投影されスクリーンＥに映し出される。
【００６２】
本実施例の投射光学系Ｐにおける広角端、中間のズーム位置、望遠端での投射有効画面Ｅ上における各画像表示面Ｓ１〜１０（図１の画像表示面Ｓ１〜Ｓ１０）でのディストーションの様子を図７に示す、各画像表示面Ｓ１〜１０において図９（Ａ）の（１）、（２）、（３）、（４）、（５）で示す評価位置での横収差図を図８に示す。図７を見れば分かるとおり、大きなディストーションはなく、非対称なディストーションも少ない。図８の横収差図の軸の定義は、横軸を瞳面上でのｘ或いはｙ軸とし、縦軸はスクリーン上での収差量を意味している。又、各像面位置Ｓ１〜１０でそれぞれ良好に結像していることが分かる。
【００６３】
又、本実施例では、前記した様に、画像表示パネルＬＶ側の光学ブロックＣが球面上の結像性能を有しているので、画像表示面Ｓ上の図９（Ｂ）の（１）、（２）、（３）、（４）、（５）で示す評価位置での横収差図とディストーションを図６に示す。図６を見れば分かるとおり、ディストーションも無く良好に結像している。又、画像表示パネルＬＶ側の光学ブロックＣ‘の焦点距離は５３．１３ｍｍ〜７９．２８ｍｍ（１．５倍ズーム）である。
【実施例２】
【００６４】
図１５、図１６は本発明の実施例２の投射型表示装置の要部概略図と動作のフローチャートである。
【００６５】
図１５の構成図及び図１６のフローチャートを用いて本発明の投射型表示装置の実施例２を説明する。
【００６６】
図１５において１は投射型表示装置であり、物体面側の光学ユニット２及び像面側の光学ユニット９、さらに回転するミラー部材８により投射光学系Ｐが構成されている。光学ユニット２はフォーカス駆動部６により光軸方向に移動して画像表示パネルとスクリーンの結像関係を変化させ、ピントを変える鏡筒部材３が含まれ、さらに変倍駆動部７により光軸上の相対位置を変えて結像倍率を変化するズーム部分系４及び変倍部分系５からなっている。
【００６７】
スクリーン上への投射動作に基づく操作部材としてはメインスイッチ１５及び部材１６から部材２３までのフォーカス操作スイッチ１６、１７、変倍操作スイッチ１８、１９、ミラーの回転角を変化せしめ画像が投射される位置を変化させる投射位置調整スイッチ２０〜２３等からなっている。
【００６８】
本装置は外部からの操作によりＣＰＵ部１１がフローチャートに示すごとく所定のフローに沿って各部材を機能させる。１２はＣＰＵ１１からデータを参照するメモリ部である。１４は装置の駆動機能やＣＰＵ１１の駆動、さらには照明部１３や冷却部材２４に電力を供給する電源部である。
【００６９】
メインスイッチ１５をＯＮとし装置を起動すると、照明部１３が点灯し、不図示の画像を形成する液晶パネルなどが起動状態となり画像が形成され、光学ユニット２、８、９の結像作用により投射像が拡大して形成されると共に、照明部１３の発熱を回避するための冷却装置２４が作動する。
【００７０】
本実施例では光学ユニット２の変倍、フォーカス、そして回転ミラー８の回転角を変化せしめる駆動部６、７、１０はＣＰＵ１１から送られるパルス信号で制御されるステッピングモーターＳＴＭであり、電源が投入されると各々のＳＴＭは初期位置に移動してパルスカウントがリセットされるものである。
【００７１】
操作者が投影されたスクリーン面上の画像を見て、より拡大して大きく見たいと思い、２つある変倍操作スイッチ１８、１９の拡大化用変倍スイッチＷを押すとする。ＣＰＵ１１はスイッチＷの投入を検知して、ポジション評価値Ｐが何で得るかをメモリ１２に記憶された図１７の評価値マップを参照する。図１７のマップにはＺ１〜Ｚ８までの現在のズーム位置とＭ１からＭ１６までの回転ミラー８の角度に応じてその組み合わせがＹ，Ｎ，Ｋのいずれかの評価値Ｐが記憶されている。Ｚｉ（ｉ＝１，８）及びＭｊ（ｊ＝１，１６）はリセット位置から移動した位置に相当し、ｉ及びｊの値はＣＰＵ１１から指定数送ったパルス数であり、このパルスもＣＰＵ１１内部または１２のメモリに記憶された数値を参照するものとする。
【００７２】
変倍の位置はＺ１が広角端、Ｚ８が望遠端であり、Ｍ１、Ｍ１６のミラー角度がそれぞれ左右に画像を移動させる最大角度である。
【００７３】
本実施例の主旨に従って、変倍操作による拡大倍率の変化に関係せずに画像が投射される位置の最大領域を一定に保つには、ポジション評価値ＰはＹ，またはＫでなければならず、ＰがＮの場合に主旨に反し、例えば画像の端部が欠落するなどの不都合が発生する場合となる。
【００７４】
電源投入時のリセット後に正常な操作及び処理がなされていれば起き得ないが、仮にＰがＮの場合はズーム駆動はせずに回転ミラー８の方を駆動し、評価値ＰがＹになる位置までパルスを送る。評価値ＰがＹの場合は不都合はないから変倍駆動用のパルスを１ゾーン移動するだけ送る。評価値がＹでもＮでもない場合はＫであり、投射位置がそのズームポジションに於いて上下あるいは左右に最大である。ＰがＫの場合、変倍を広角側へ１ゾーン分移動させると共に、ミラー駆動部１０にもパルス信号を送り、投射位置を制限する方向に移動させる。その際、同時に各々のステッピングモータＳＴＭを駆動しても良いが、同時に駆動することが負荷上制限がある場合や、交互駆動を行なう場合は回転ミラー８の駆動を優先させるのが好ましい。変倍スイッチＴの画像縮小方向への駆動の場合は不都合がないので変倍駆動パルスのみ送って良い。
【００７５】
操作者が画像が投射されている位置を上下または左右に移動させたいと思った場合、ここでは右方向に移動させたいと思った場合、投射位置調整スイッチＲを押す。ＣＰＵ１１はこの操作を検知すると同時にポジション評価値Ｐを参照する。ＰがＹであればそのままスイッチを受け付けてミラー駆動パルスを送り、ＰがＫまたはＮになるとスイッチの調整を受け付けずミラーの駆動を停止する。このように操作者がスイッチを押しても、回転ミラー８の角度をこれ以上変えられない場合や変倍の広角端または望遠端に行き着いた場合などにはブザー音で警告する等の処理を行なっても良い。
【００７６】
以上のように本発明の実施例によれば以上のように、Ｏｆｆ−Ａｘｉａｌ反射面を有する光学ブロックＲを利用することにより、画像をスクリーンＥに対して斜めに投影することが可能となるので投射型表示装置の設置自由度を大きく向上させることができ、又、投射光学系Ｐ内の部材Ｇを画像表示パネルＬＶ側の光学ブロックＣの射出瞳位置を中心に回転させることにより、従来よりも遥かに広画角で、大きな投射角の仕様範囲内において任意の像位置に歪みのない投影像を得る投射角可変な投射光学系およびそれを有する投射型表示装置を達成することができる。さらに、画像パネルＬＶ側の光学ブロックＣの変倍により、画像の拡大縮小を行ってもスクリーンＥ上の投影可能な領域を一定に保つことが可能であるので、さらに設置位置の自由度を高めた投射光学系およびそれを有する投射型表示装置を達成することができる。
【００７７】
本実施例の投射光学系Ｐは、像面側の光学ブロックＲが曲率をもつ反射面を構成要素として含んでいる。これによれば、像面側に曲率をもつ反射面を構成要素として含む光学ブロックＲを配置することでコンパクトな投射光学系でありながら所定像面に斜め方向から像を投影することができる。
【００７８】
本実施例の投射光学系は、像面側の光学ブロックＲが、物体面側にある光学ブロックＣのつくる投影像を導光し、平面の所定像面（スクリーン）Ｅに対して斜め方向から投射して投影像を結像している。
【００７９】
物体面側の光学ブロックＣが変倍機能を有する共軸回転対称レンズより構成し、原理上、屈折系で良い場合、反射面にて構成するよりも面間隔が狭くでき、又、製造敏感度を低くしている。
【００８０】
物体面側にある光学ブロックＣが投影像を略球面上に結像するようにして、高い光学性能を得ている。
【００８１】
物体面側の光学ブロックＣの射出瞳位置が変倍時に略一定としている。これにより、画像表示パネルＬＶから射出瞳ＥＸＰまでの距離と射出瞳ＥＸＰから領域Ｂ１’までの距離を一定に保つことで、射出瞳位置近傍に設置する回転ミラーＧの位置を固定にしているという利点がある。
【００８２】
本実施例の投射光学系は、物体面側の光学ブロックＣの射出瞳位置が、物体面側の光学ブロックＣと像面側の光学ブロックＲの間に位置している。これにより、物体面側の光学ブロックＣの射出瞳位置を中心に回転する部材Ｇが該射出瞳位置近傍に設置された少なくとも１つ以上の平面ミラーである場合、設置空間を確保しやすくしている。
【００８３】
本実施例の投射光学系は、物体面側の光学ブロックＣの射出瞳位置を中心に回転する部材Ｇが物体面側の光学ブロックＣであることとしている。これにより、回転する部材Ｇが物体面側の光学ブロックである場合、回転ミラーを配置するよりも空間的に縮小することができるようにしている。
【００８４】
本実施例の投射光学系は、物体面側の光学ブロックＣの射出瞳位置を中心に回転する部材Ｇが像面側の光学ブロックであることとしている。これにより、回転する部材Ｇが物体面側の光学ブロックである場合、回転ミラーを配置するよりも空間的に縮小することができるようにしている。
【００８５】
本実施例の投射光学系は、物体面側の光学ブロックＣの射出瞳位置を中心に回転する部材Ｇが該射出瞳位置近傍に設置された少なくとも１つ以上の平面ミラーであることとしている。これによれば、回転する部材が平面ミラーである場合、回転動作を行う部材が物体面側や像面側の光学ブロックを回転させる場合に比べて小さくなるので、部材の回転を行うための機構がコンパクトとなる。
【００８６】
本発明の実施例によれば、投射角を可変にする原理により、像面側の光学ブロックに入射する光線の方向を回転部材を用いて変化させることで像を移動若しくは傾けることができる。例えば、ある変倍位置ｚで画面中心が所定像面の中心から水平方向にＭｘ、ｚだけ移動しているとする。このとき、画面の水平方向の幅の半分Ｌｘ，ｚと画面の水平方向の移動量Ｍｘ、ｚの比は、物体面側の光学ブロックの出射側の水平方向の最大半画角ωｘ，ｚと部材の回転量θＭｘ、ｚによる射出光線の角度の変化量Ｍ・θＭｘ、ｚの比と等しいことが望ましい。しかし、実際には収差量、移動する画面の位置精度、ディストーション等の光学仕様の許容値に幅があるので、仕様の範囲内に収まっていれば完全に等しくなる必要はない。前述の条件式（１）の範囲を外れると本発明の投射角を可変にする原理に沿わない状態になり収差補正が困難になったり、フォーカシングをしたときに画面が回転量に対して所望の位置に移動しなくなる等の問題が発生する。又、回転部材に依存する係数Ｍは、回転部材がミラーの場合、回転量に対して反射による光線の方向の変化量が２倍になるためである。
【００８７】
本発明の実施例によれば、投射光学系内に複数の光学ブロックを設け、各々の光学ブロックに所定の役割を持たせることで所定像面上において投影像を移動、若しくは傾けることが可能となり、変倍を行っても投影像が移動できる範囲を一定に保つことができる。ここで、投影像が移動できる範囲、即ち投射可能な領域（投射有効領域）が不変（一定）であることは、所定像面上の光学性能が保証されている最大の範囲が不変であることを示しており、その範囲内であれば、回転部材の最大回転量を制限して任意に表示可能な範囲を制限することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施例１の投射光学系を用いた投射型表示装置において投射有効領域が一定であることを示す説明図
【図２】本発明の実施例の投射光学系の構成図
【図３】本発明の実施例の物体面側の光学ブロックでの変倍を示す説明図
【図４】本発明の実施例の物体面側の光学ブロックでの変倍を示す説明図
【図５】本発明の実施例の像面側の光学ブロックの構成図
【図６】本発明の実施例の物体面側の光学ブロックＣ’の横収差とディストーションを示す説明図
【図７】本発明の実施例の投射光学系のディストーションを示す説明図
【図８】本発明の実施例２の投射光学系の横収差を示す説明図
【図９Ａ】本発明の実施例の結像性能の評価位置を示す説明図
【図９Ｂ】本発明の実施例の結像性能の評価位置を示す説明図
【図１０Ａ】本発明における投射角可変の原理を示す説明図
【図１０Ｂ】本発明における投射角可変の原理を示す説明図
【図１１】本発明における投射角の説明図
【図１２】本発明における座標系の説明図
【図１３】本発明における絶対座標系、基準軸上座標系、ローカル座標系の説明図
【図１４Ａ】本発明の実施例の空間的面配置を示す説明図
【図１４Ｂ】本発明の実施例の空間的面配置を示す説明図
【図１５】本発明の投射型表示装置の実施例の構成図
【図１６】本発明の投射型表示装置の実施例のフローチャート
【図１７】本発明の投射型表示装置の実施例の評価値マップ
【符号の説明】
【００８９】
Ｐ 投射光学系及び投射型表示装置
Ｂ 光学素子
ＬＬ ライトバルブ及び照明系
Ｌ 照明系
ＬＶ ライトバルブ（画像表示パネル）
Ｃ 共軸回転対称光学ブロック
Ｄ ダイクロイック光学素子
Ｇ 回転ミラーブロック
Ｇｉ ｉ番目の回転ミラー
Ｒ 曲率をもつ反射面を構成要素とする光学ブロック
Ｒｉ ｉ番目のＯｆｆ−Ａｘｉａｌ反射自由曲面
Ｅ 投射有効領域（拡張スクリーン）
Ｅ’ パネル側の光学ブロックの拡張スクリーン
Ｓ 画像表示面
Ｓｉ 画像表示位置
Ａ１、Ｂ１、Ｃ１ パネル側の光学ブロックの結像面
Ａ２、Ｂ２、Ｃ２ 投射光学系の結像面
ＳＳ 絞り
ＳＳａ 投射光学系の射出瞳
ＥＸＰ パネル側の光学ブロックの射出瞳
（ｉ＝１、２、‥‥）
【図９Ａ】
0004641374.tif 000007
【図９Ｂ】
0004641374.tif 000008
【図１】
0004641374.tif 000009
【図２】
0004641374.tif 000010
【図３】
0004641374.tif 000011
【図４】
0004641374.tif 000012
【図５】
0004641374.tif 000013
【図６】
0004641374.tif 000014
【図７】
0004641374.tif 000015
【図８】
0004641374.tif 000016
【図１０Ａ】
0004641374.tif 000017
【図１０Ｂ】
0004641374.tif 000018
【図１１】
0004641374.tif 000019
【図１２】
0004641374.tif 000020
【図１３】
0004641374.tif 000021
【図１４Ａ】
0004641374.tif 000022
【図１４Ｂ】
0004641374.tif 000023
【図１５】
0004641374.tif 000024
【図１６】
0004641374.tif 000025
【図１７】
0004641374.tif 000026