(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型表示パネルと、該反射型表示パネルに照明光を照明する照明光学装置とを有し、
前記反射型表示パネルは、表面を複数の画素に分割され、該表面に入射した前記照明光を、前記画素ごとに選択的に第１或いは第２の偏光特性を持つ投影光として反射する反射型液晶表示パネルであって、
前記第２の所定の偏光特性を持つ投影光のみを通過させて画像を形成する投影光学装置を備えた表示光学系において、
前記照明光学装置が前記照明光で前記反射型表示パネルに対して斜め方向から照明することにより、照明光の光路と投影光の光路とを分離する構成になっており、前記照明光の前記反射型表示パネルに対する入射角と、前記投影光の該反射型表示パネルに対する反射角とが、対応する前記反射型表示パネルの領域によって異なるように入射−反射角特性を変換するコンデンサーレンズを該反射型表示パネルの直前に設け、前記反射型表示パネルの法線は前記投影光学装置の光軸に対して前記照明光が入射してくる方向に向かって若干傾いており、前記投影光学装置の光軸上にほぼ前記反射型表示パネル中心があり、前記コンデンサーレンズの光軸は前記投影光学装置の光軸に対して偏心していて、該偏心方向への前記反射型表示パネルの像高をＨとした時、前記コンデンサーレンズの光軸は、前記投影光学装置の光軸に対して前記照明光が入射してくる方向に０．５Ｈ乃至２．０Ｈ偏心している事を特徴とする表示光学系。
【請求項２】
反射型表示パネルと、該反射型表示パネルに照明光を照明する照明光学装置とを有し、
前記反射型表示パネルは、表面を複数の画素に分割され、該表面に入射した前記照明光を、前記画素ごとに選択的に第１或いは第２の反射角特性を持つ投影光として反射するＤＭＤであって、
前記第２の所定の反射角の方向に反射された投影光のみを通過させて画像を形成する投影光学装置を備えた表示光学系において、
前記照明光学装置が前記照明光で前記反射型表示パネルに対して斜め方向から照明することにより、照明光の光路と投影光の光路とを分離する構成になっており、前記照明光の前記反射型表示パネルに対する入射角と、前記投影光の該反射型表示パネルに対する反射角とが、対応する前記反射型表示パネルの領域によって異なるように入射−反射角特性を変換するコンデンサーレンズを該反射型表示パネルの直前に設け、前記反射型表示パネルの法線は前記投影光学装置の光軸に対して前記照明光が入射してくる方向に向かって若干傾いており、前記投影光学装置の光軸上にほぼ前記反射型表示パネル中心があり、前記コンデンサーレンズの光軸は前記投影光学装置の光軸に対して偏心していて、該偏心方向への前記反射型表示パネルの像高をＨとした時、前記コンデンサーレンズの光軸は、前記投影光学装置の光軸に対して前記照明光が入射してくる方向に０．５Ｈ乃至２．０Ｈ偏心している事を特徴とする表示光学系。
【請求項３】
前記反射型表示パネルは、その法線が前記投影光学装置の光軸に対し、２゜乃至８゜の範囲内で傾いている事を特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型表示パネルを用いた表示光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、透過型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display，液晶表示）よりも表示効率の高い反射型ＬＣＤが注目されている。この反射型ＬＣＤは、反射型表示パネルとして、その表面に入射した照明光を、入射角と逆符号でほぼ同じ角度の反射角で反射し、いわゆる正反射の投影光として射出させる働きを持つ。従来より、この反射型ＬＣＤを用いた表示光学系として、その表面に対してほぼ垂直方向から照明し、垂直方向に投影光が射出するようにして、この投影光を投影光学系に通過させる事により、像を形成するものが提案されている。
【０００３】
その表示光学系の従来例の構成を図７に示す。同図において、２１は光源、２２は光源２１に連結され、光源２１からの光を反射して集光するリフレクター、２３はリフレクター２２の前部に配設され、後述の反射型ＬＣＤを効率よく、ムラなく照明するための照明光学系、２４は偏光ビームスプリッタ、２５は反射型ＬＣＤ、２６は投影光学系、２７はスクリーンである。
【０００４】
同図に示すように、光源２１及びリフレクター２２から出た照明光は、照明光学系２３を通過して偏光ビームスプリッタ２４に入射する。そして、偏光ビームスプリッタ２４によりＳ偏光の光束のみ反射され、これが反射型ＬＣＤ２５の表面に垂直に入射する。垂直に入射した照明光は、反射型ＬＣＤ２５により画素ごとに選択的にＰ偏光に変換されて正反射される。反射型ＬＣＤ２５から垂直に正反射されたこの投影光は、Ｐ偏光のみ偏光ビームスプリッタ２４を通過して、投影光学系２６によってスクリーン２７に結像する。
【０００５】
また、別の反射型表示パネルとして、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）が注目されている。これは、表面が複数の画素に分割され、その画素ごとに例えば正方形の微小なミラー（マイクロミラー）を持ち、このマイクロミラーが画素の２つの対角を支点に回動して、画素ごとに±１０゜傾くものである。そして、例えば＋１０゜傾いた状態をＯＮとし、−１０゜傾いた状態をＯＦＦとする。
【０００６】
図８は、ＤＭＤのマイクロミラーの反射イメージを示す斜視図である。同図において、３１は反射型表示パネルとしてのＤＭＤ、実線で示す３２はＤＭＤ３１の或１つの画素におけるマイクロミラーでＯＮの状態、破線で示す３２′はそのＯＦＦの状態、３３はＤＭＤ３１の上方に配設され、ＤＭＤ３１からの後述する投影光を通過させて画像を形成する投影光学系である。
【０００７】
同図に示すように、マイクロミラー３２の回動の支軸ａｂは、矢印ｅの如く、ＤＭＤ３１の成す長方形の短辺ｃ或いは長辺ｄに対して４５゜の方向である。このＤＭＤ３１を用いた表示光学系は、回動の支軸ａｂに対して垂直な断面、即ち矢印ｆの如く短辺ｃ或いは長辺ｄに対して別の４５゜を成す面内において、照明光ＡがＤＭＤ３１表面に対する入射角２０゜で入射するように図示しない照明光学装置を構成する。
【０００８】
この照明光Ａが、ＯＮの状態であるマイクロミラー３２に反射されると、ＤＭＤ３１表面に対する反射角０゜の投影光Ｂとなり、ＯＦＦの状態であるマイクロミラー３２′に反射されると、ＤＭＤ３１表面に対する反射角−４０゜の投影光Ｂ′となる。そして、投影光学系３３は、反射角０゜の光束である投影光Ｂのみを用いて画像を形成する。
【０００９】
尚、入射角と反射角との和は、入射−反射角特性と呼称し、上記のように符号付きでそれぞれ表現した入射角，反射角に対して、「入射角＋反射角」で定義する。そして、上記反射型ＬＣＤのように正反射特性を示すパネルは入射角＋反射角＝０゜であり、上記ＤＭＤでマイクロミラーがＯＮの画素では、マイクロミラーの回動の支軸に対して垂直な断面内において入射角＋反射角＝２０゜である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、反射型ＬＣＤは、垂直に入射した照明光を垂直に反射するという正反射特性を持っているため、上記の図７に示したような構成では、照明光と投影光とがほぼ同じ光路を逆に通るため、照明光の光路と投影光の光路とを分離するためのもの、例えば上述の偏光ビームスプリッタのようなものが必要となり、大きなガラスブロックや多層の薄膜処理を採用しなければならず、コストアップとなる。
【００１１】
また、偏光ビームスプリッタは、反射型ＬＣＤからの反射光（投影光）の偏光面の向きにより、通過させる光束をより分けるが、ガラスブロック内の均質ムラにより偏光面の乱れが生じ、不用な光線成分を通過させて、コントラストの低下を招いてしまう事がある。この、照明光の光路と投影光の光路との分離を容易にするためには、反射型ＬＣＤの表面に対して斜め方向から照明すれば良い。ところが、その場合は正反射特性により、投影光は逆の斜め方向に射出する事となるが、斜め方向に射出した投影光に基づいて、反射型ＬＣＤと共役で良好な像を形成する投影光学系を構成する事は、非常に困難である。
【００１２】
これに対してＤＭＤは、そのパネルの短辺或いは長辺から４５゜を成す面内において、入射角２０゜の照明光をその表面に入射させれば、パネルに対して垂直な反射光が得られるので、照明光の光路と投影光の光路とを分離する事ができ、上記反射型ＬＣＤを使用した場合における問題を解決する事ができるが、ＤＭＤのパネル全面において、そのパネルの短辺或いは長辺から４５゜を成す面内で照明光を入射させ、パネルに対して垂直な反射光を得るという構成は同じであるので、投影光学系をテレセントリック状態にする等の、所定の条件を満たさなければならない。
【００１３】
こうした条件を取り除くために、ＤＭＤを使用した表示光学系において、照明光学系を工夫し、投影光学系を非テレセントリック光学系としたものが提案されている。図９に、そのＤＭＤを使用した表示光学系の従来例の構成を縦断面図で示す。同図において、４１は光源、４２は光源４１を取り囲むように配置される例えば放物面形状をしたリフレクター、４３はリフレクター４２の斜め下方に配設される照明光学系、４４はその先に配設されるＤＭＤである。また、ＤＭＤ４４の上方に配設される４５は投影光学系である。
【００１４】
同図に示すように、光源４１からの直接光及びリフレクター４２の反射光が混在した照明光は、照明光学系４３を通過し、ＤＭＤ４４に入射する。ＤＭＤ４４に入射した照明光は、所定の入射−反射角特性で反射されて、投影光として投影光学系４５に入射する。しかし、このような構成では、ＤＭＤのパネル全面で入射−反射角特性が同じであるので、照明光学系が大きくなり、また、大幅にテレセントリック状態から外れた投影光学系を使用する事はできない等の問題がある。
【００１５】
即ち、同図においては、投影光学系４５に非テレセントリック光学系を用いているが、ＤＭＤ４４の入射−反射角特性から、照明，投影の構成が可能な領域は、同図に示すイの領域のみであり、ここに反射型表示パネルとしてのＤＭＤ４４を配置しなくてはならない。このとき、パネル中心が投影光学系光軸から外れた位置にあり、投影光学系４５の性能が良好であるロの領域の内、イの領域以外の残りの部分は利用する事ができず、投影光学系４５として画角の広いものを準備しても、同図に示すような狭い投影画角しか得る事ができない。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑み、大幅にテレセントリック状態から外れた投影光学系を使用可能とし、且つ小型の照明光学系を達成し、反射型表示パネルを用いた、コンパクトで低コストの表示光学系を提供する事を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、反射型表示パネルと、該反射型表示パネルに照明光を照明する照明光学装置とを有し、
前記反射型表示パネルは、表面を複数の画素に分割され、該表面に入射した前記照明光を、前記画素ごとに選択的に第１或いは第２の偏光特性を持つ投影光として反射する反射型液晶表示パネルであって、
前記第２の所定の偏光特性を持つ投影光のみを通過させて画像を形成する投影光学装置を備えた表示光学系において、
前記照明光学装置が前記照明光で前記反射型表示パネルに対して斜め方向から照明することにより、照明光の光路と投影光の光路とを分離する構成になっており、前記照明光の前記反射型表示パネルに対する入射角と、前記投影光の該反射型表示パネルに対する反射角とが、対応する前記反射型表示パネルの領域によって異なるように入射−反射角特性を変換するコンデンサーレンズを該反射型表示パネルの直前に設け、前記反射型表示パネルの法線は前記投影光学装置の光軸に対して前記照明光が入射してくる方向に向かって若干傾いており、前記投影光学装置の光軸上にほぼ前記反射型表示パネル中心があり、前記コンデンサーレンズの光軸は前記投影光学装置の光軸に対して偏心していて、該偏心方向への前記反射型表示パネルの像高をＨとした時、前記コンデンサーレンズの光軸は、前記投影光学装置の光軸に対して前記照明光が入射してくる方向に０．５Ｈ乃至２．０Ｈ偏心している構成とする。
【００１８】
前記反射型表示パネルが反射型液晶表示パネルの場合、前記照明光学装置から出た、所定の偏光面に制限された光束が、前記反射型表示パネルにより各画素ごとに選択的に偏光面を９０゜回転させされ、或いは回転させられないまま反射されて、前記投影光学装置に入射する。その投影光学装置においては、偏光面が９０゜回転した光線のみ通過し、画像を形成する構成とする事ができる。
【００１９】
また、上記目的を達成するために、本発明では、反射型表示パネルと、該反射型表示パネルに照明光を照明する照明光学装置とを有し、前記反射型表示パネルは、表面を複数の画素に分割され、該表面に入射した前記照明光を、前記画素ごとに選択的に第１或いは第２の反射角特性を持つ投影光として反射するＤＭＤであって、前記第２の所定の反射角の方向に反射された投影光のみを通過させて画像を形成する投影光学装置を備えた表示光学系において、前記照明光学装置が前記照明光で前記反射型表示パネルに対して斜め方向から照明することにより、照明光の光路と投影光の光路とを分離する構成になっており、前記照明光の前記反射型表示パネルに対する入射角と、前記投影光の該反射型表示パネルに対する反射角とが、対応する前記反射型表示パネルの領域によって異なるように入射−反射角特性を変換するコンデンサーレンズを該反射型表示パネルの直前に設け、前記反射型表示パネルの法線は前記投影光学装置の光軸に対して前記照明光が入射してくる方向に向かって若干傾いており、前記投影光学装置の光軸上にほぼ前記反射型表示パネル中心があり、前記コンデンサーレンズの光軸は前記投影光学装置の光軸に対して偏心していて、該偏心方向への前記反射型表示パネルの像高をＨとした時、前記コンデンサーレンズの光軸は、前記投影光学装置の光軸に対して前記照明光が入射してくる方向に０．５Ｈ乃至２．０Ｈ偏心している構成とする。
前記反射型表示パネルがＤＭＤ（Digital Micromirror Device）の場合、その表面が複数の画素に分割され、その画素ごとに例えば正方形の微小なミラー（マイクロミラー）を持ち、このマイクロミラーが画素の２つの対角を支点に回動して、画素ごとに±１０゜傾く。例えば＋１０゜傾いた状態をＯＮとし、−１０゜傾いた状態をＯＦＦとして、ＯＮの状態であるマイクロミラーに照明光が反射されると、ＤＭＤ表面に対する反射角０゜の投影光となり、ＯＦＦの状態であるマイクロミラーに照明光が反射されると、ＤＭＤ表面に対する反射角−４０゜の投影光となって、投影光学装置は反射角０゜の光束である投影光のみを用いて画像を形成する構成とする事ができる。
【００２０】
また、前記反射型表示パネルは、その法線が前記投影光学装置の光軸に対し、２゜乃至８゜の範囲内で傾いている構成とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の全体構成図である。同図において、１は光源、２は光源１を取り囲むように配置され、光源１からの光をほぼ平行にする例えば放物面形状をしたリフレクター、３はリフレクター２の斜め下方に配設され、後述の反射型ＬＣＤパネルを効率よく、ムラなく照明するための照明光学系、４はその斜め下方に配設された照明側偏光板、更にその先に４に対して斜め向きに配設される５″は反射角変換光学系としての偏心したコンデンサーレンズ、その下方に配設される６は反射型表示パネルとしての反射型ＬＣＤパネルである。
【００２２】
また、コンデンサーレンズ５″の上方に配設される７は投影側偏光板、その上部の８′は投影光学系、更にその上方に配設される９はスクリーンである。尚、１０は投影光学系８に設けられた絞りである。また、上記１〜４までの構成を特許請求の範囲で言うところの照明光学装置、７，８′（或いは後述する８）の構成を同じく投影光学装置と呼ぶ。但し、後述の第２の実施形態においては、ＤＭＤを使用する事より、照明側偏光板４，投影側偏光板７に該当するものは設けられていない。
【００２３】
同図に示すように、光源１からの直接光及びリフレクター２の反射光が混在した照明光は、照明光学系３を通過し、更に照明側偏光板４を通過して光束を所定の偏光面に制限された上で、コンデンサーレンズ５″に入射する。ここでの光の挙動は後に示す図２で詳述する。コンデンサーレンズ５″を通過した照明光は、反射型ＬＣＤパネル６により各画素ごとに選択的に偏光面を９０゜回転させられ、或いは回転させられないまま反射されて、再びコンデンサーレンズ５″を経て投影側偏光板７に入射する。投影側偏光板７においては、反射型ＬＣＤパネル６からの反射光（投影光）の内、偏光面が９０゜回転した光線のみ通過する。投影側偏光板７を通過した投影光は、非テレセントリックな光学系である投影光学系８′によってスクリーン９に結像する。
【００２４】
尚、照明光学系３は、図１においては凸レンズ１枚のみで示しているが、レンズアレイを用いたインテグレータや、液晶に必要な所定の偏光面の光束以外の光束を捨てずに所定の偏光面に変換させて照明に利用する偏光変換光学系等を使ったものにすると、より効率よく、ムラなく照明する事ができる。
【００２５】
上述したように、本実施形態においては、反射角変換光学系として、偏心したコンデンサーレンズ５″を反射型ＬＣＤパネル６の直前に配置している。偏心したコンデンサーレンズ５″の光軸は一点鎖線αで示している。この場合、コンデンサーレンズ５″の偏心量は、反射型表示パネル６のコンデンサーレンズ５″の偏心方向への像高をＨとしたとき、コンデンサーレンズ５″のレンズ光軸αが投影光学系８′のレンズ光軸βから０．５Ｈ〜２．０Ｈ偏心しているものである事が望ましい。
【００２６】
０．５Ｈ以下であると、偏心量が少ないため、広画角の光学系において全域で良好に照明する事ができず、ほぼテレセントリックな光学系が必要となる。特に、背面投影型プロジェクタでは、非常に広画角な投影光学系を必要とし、０．８Ｈ以上が望ましい。２．０Ｈ以上であると、偏心量が多いため、コンデンサーレンズ５″の最も端のところでは、曲率が強すぎて非点格差が大きくなりすぎ、良好な像性能が得られない。さらに、投影光学系８′を非テレセントリックにし、コンパクトな構成を得るためには、コンデンサーレンズ５″の焦点距離が２０Ｈ〜６Ｈにあるのが望ましい。
【００２７】
また、本実施形態では、照明光学系３は平行光を形成するのではなく、発散型の光束を形成する。上述のように、投影光学系８′は非テレセントリック光学系であるので、比較的レンズ径が小さく、レンズ枚数も少なくなっている。また、偏心したコンデンサーレンズ５″による像面の傾きを補正するため、反射型ＬＣＤパネル６は投影光学系８′のレンズ光軸β方向に対して、垂直より若干傾いている。この傾きは、小さすぎると像面の傾きを補正しきれず、大きすぎると大きな歪曲が発生するため、２゜＜｜傾き角度｜＜８゜が望ましい。
【００２８】
図２は、コンデンサーレンズ５″及び反射型ＬＣＤパネル６の光路イメージ図である。同図の右上からの照明光は、偏心したコンデンサーレンズ５″を通過してＬＣＤパネル６の例えば中央部Ｐ，左部Ｐ′，右部Ｐ″に入射し、反射されて再度コンデンサーレンズ５″を逆に通過して、同図の上方へと上記投影光学系８′に向かう。同図に示すように、反射型ＬＣＤパネル６の中央部Ｐにおいては、表面に対して入射角２１．９゜，反射角−５．０゜で、偏心したコンデンサーレンズ５″に照明光Ａ，投影光Ｂが出入りする。このとき、入射角＋反射角は１６．９゜である。
【００２９】
同図の反射型ＬＣＤパネル６の左部Ｐ′においては、表面に対して入射角２５．２゜，反射角１．７゜で、偏心したコンデンサーレンズ５″に照明光Ａ′，投影光Ｂ′が出入りする。このとき、入射角＋反射角は２６．９゜である。本実施形態のように、反射型表示パネル６の表示領域に応じて入射−反射角特性を変える事で、投影光学系８′を非テレセントリック光学系とする事が可能となり、レンズ系を小さくし、レンズ枚数を少なくして、コストダウンを図る事ができる。
【００３０】
以下に、本実施形態における投影光学系のコンストラクションデータを示す。データ中で＊印をつけた面は非球面であり、非球面係数及び非球面を表す式も続いて示している。また、偏心したレンズの偏心量や位置等も別途示している。光学系の構成要素の位置関係は、図１に示すように、紙面に平行で投影光学系８′の光軸方向であるＸ軸と、それと直角を成すＹ軸及び紙面に垂直のＺ軸が示す３次元座標により表される。これは、後述する構成図である図４においても同様である。
【００３１】
尚、第１１面（r11），第１２面（r12）を持つレンズが偏心したコンデンサーレンズ５″である。本実施形態では、コンデンサーレンズ５″の偏心方向は反射型ＬＣＤパネル６の短辺方向であり、Ｈ＝１１である。また、本実施形態の如く、投影光学系と反射角変換光学系を合わせて考えると、偏心したレンズを含む光学系とみなせる場合、投影光学系の一部のレンズ、即ち本実施形態では第８面（r8），第９面（r9）を持つレンズも若干偏心させる事で、より良好な性能を得る事ができる。
【００３２】
また、図３にこの投影光学系の収差図を示す。同図の球面収差図において、実線（ｄ）はｄ線における球面収差を表し、破線（ｓｃ）は正弦条件を表している。また、非点収差図において、実線（ＤＳ）と破線（ＤＭ）は、それぞれサジタル光束とメリディオナル光束の非点収差を表している。
【００３３】
0004111580.tif 000002
【００３４】
〔第４面（r4）の非球面係数〕
ε= 0.016404
A= 0.647162×10-5
B=-0.293621×10-8
C= 0.141308×10-10
D=-0.167644×10-13
【００３５】
〔非球面を表す式〕
0004111580.tif 000003
この式において、
ｒ＝（ｙ2＋ｚ2）1/2
ε：２次曲面パラメータ
ｃ：曲率（曲率半径ｃｒの逆数）
【００３６】
〔第８面（r8）の平行偏心〕
0.301943
〔第８面（r8）の傾き偏心〕
0.623887゜
【００３７】
〔第１１面（r11）の面頂点位置，絞り面基準〕
84.679785
〔第１１面（r11）の平行偏心〕
16.324282=1.48H
【００３８】
〔像面(LCDパネル6)の傾き偏心〕
-5.467717゜
〔像面(LCDパネル6)の面頂点位置，第１０面基準〕
80.870644
【００３９】
図４は、本発明の第２の実施形態の全体構成図である。同図において、１は光源、２は光源１を取り囲むように配置され、光源１からの光をほぼ平行にする例えば放物面形状をしたリフレクター、３はリフレクター２の斜め下方に配設され、後述のＤＭＤを効率よく、ムラなく照明するための照明光学系、その先に３に対して斜め向きに配設される５″は反射角変換光学系としての偏心したコンデンサーレンズ、その下方に配設される６′は反射型表示パネルとしてのＤＭＤである。また、コンデンサーレンズ５″の上方に配設される８は投影光学系、さらにその上方に配設される９はスクリーンである。尚、１０は投影光学系８に設けられた絞りである。
【００４０】
同図に示すように、光源１からの直接光及びリフレクター２の反射光が混在した照明光は、照明光学系３を通過し、コンデンサーレンズ５″に入射する。ここでの光の挙動は後に示す図５で詳述する。コンデンサーレンズ５″を通過した照明光は、ＤＭＤ６′により各画素ごとに選択的に所定の入射−反射角特性で反射されて、再びコンデンサーレンズ５″を経て、特定の入射−反射角特性の反射光（投影光）のみ非テレセントリックな光学系である投影光学系８を通過し、スクリーン９に結像する。
【００４１】
上述したように、本実施形態においては、反射角変換光学系として、偏心したコンデンサーレンズ５″をＤＭＤ６′の直前に配置している。偏心したコンデンサーレンズ５″の光軸は一点鎖線αで示している。この場合、コンデンサーレンズ５″の偏心量は、ＤＭＤ６′のコンデンサーレンズ５″の偏心方向への像高をＨとしたとき、コンデンサーレンズ５″のレンズ光軸αが投影光学系８のレンズ光軸βから０．５Ｈ〜２．０Ｈ偏心しているものである事が望ましい。
【００４２】
０．５Ｈ以下であると、偏心量が少ないため、広画角の光学系において全域で良好に照明する事ができず、ほぼテレセントリックな光学系が必要となる。２．０Ｈ以上であると、偏心量が多いため、コンデンサーレンズ５″の最も端のところでは、曲率が強すぎて非点格差が大きくなりすぎ、良好な像性能が得られない。さらに、投影光学系８を非テレセントリックにし、コンパクトな構成を得るためには、コンデンサーレンズ５″の焦点距離が２０Ｈ〜６Ｈにあるのが望ましい。
【００４３】
図５は、コンデンサーレンズ５″及びＤＭＤ６′の光路イメージ図である。同図の右上からの照明光は、偏心したコンデンサーレンズ５″を通過してＤＭＤ６′の例えば中央部Ｐ，左部Ｐ′，右部Ｐ″に入射し、反射されて再度コンデンサーレンズ５″を逆に通過して、同図の上方へと上記投影光学系８に向かう。同図に示すように、ＤＭＤ６′の右部Ｐ″においては、表面に対して入射角３４゜，反射角−２２゜で、偏心したコンデンサーレンズ５″に照明光Ａ″，投影光Ｂ″が出入りする。このとき、入射角＋反射角は１２゜である。
【００４４】
ここではコンデンサーレンズ５″の光軸α付近を光線が通過するため、光線がコンデンサーレンズ５″により大きく曲げられる事はない。尚、反射型表示パネルとしてのＤＭＤは、上記従来の技術で示したように、表示ＯＮの画素に対しては、表面への入射角２０゜の照明光を垂直に反射する。即ち、反射角＝２０−入射角である。ちなみにＤＭＤ６′表面直接の入射角は４１．９゜、反射角は−２１．９゜である。
【００４５】
また、ＤＭＤ６′の左部Ｐ′においては、表面に対して入射角３４．５゜，反射角１５．６゜で、偏心したコンデンサーレンズ５″に照明光Ａ′，投影光Ｂ′が出入りする。このとき、入射角＋反射角は５０．１゜である。ここではコンデンサーレンズ５″の端を光線が通過するため、光線がコンデンサーレンズ５″により大きく曲げられる。この結果、ＤＭＤ本来の入射−反射角特性とは大きく変わったものとなる。ちなみにＤＭＤ６′表面直接の入射角は１８．４゜、反射角は１．６゜である。尚、中央部Ｐにおいては照明光Ａ，投影光Ｂが出入りする。
【００４６】
このように、偏心したコンデンサーレンズを用いる事により、上記従来例において図９で示したような、狭い投影画角しか得られなくて投影光学系のイメージ領域の一部しか使えないという事はなく、投影光学系のイメージ領域を全域利用する事ができるので、小型で広画角な投影光学系を構成する事が可能となる。
【００４７】
以下に、本実施形態における投影光学系のコンストラクションデータを示す。本実施形態での偏心方向への像高は、Ｈ＝１８．４である。データ中で＊印をつけた面は非球面であり、非球面係数も続いて示している。また、偏心したレンズの偏心量や位置等も別途示している。非球面の式は、第１の実施形態で示したものと同じである。光学系の構成要素の位置関係は、図４に示すように、紙面に平行で投影光学系８の光軸方向であるＸ軸と、それと直角を成すＹ軸及び紙面に垂直のＺ軸が示す３次元座標により表される。
【００４８】
尚、第１０面（r10），第１１面（r11）を持つレンズが偏心したコンデンサーレンズ５″である。また、図６にこの投影光学系の収差図を示す。同図の球面収差図において、実線（ｄ）はｄ線における球面収差を表し、破線（ｓｃ）は正弦条件を表している。また、非点収差図において、実線（ＤＳ）と破線（ＤＭ）は、それぞれサジタル光束とメリディオナル光束の非点収差を表している。
【００４９】
0004111580.tif 000004
【００５０】
〔第４面（r4）の非球面係数〕
ε= 0.2244
A= 2.40543×10-5
B=-1.11726×10-7
C= 4.58245×10-10
D=-6.78252×10-13
【００５１】
〔第１０面（r10）の平行偏心〕
16=0.87H
〔像面(DMD6')の傾き偏心〕
-3.2゜
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大幅にテレセントリック状態から外れた投影光学系を使用可能とし、且つ小型の照明光学系を達成し、反射型表示パネルを用いた、コンパクトで低コストの表示光学系を提供する事ができる。
【００５３】
特に、請求項１及び２によるならば、従来使用されていたような偏光ビームスプリッタ等の照明光，投影光の分離手段が不用となり、コストダウンを図る事ができる。さらに、反射型表示パネル全域を良好に照明する事ができ、像性能も良好となる。
【００５４】
また、請求項１によるならば、反射型ＬＣＤ（液晶表示）パネルを用いる事により、手軽で安価な構成とする事ができる。
【００５５】
また、請求項２によるならば、ＤＭＤを用いる事により、コントラストの高い高画質の画像を得る事ができる。そしてＤＭＤを使用しても大幅にテレセントリック状態から外れた投影光学系が使用可能となり、広い投影画角を得る事ができる。
【００５６】
また、請求項３によるならば、偏心したコンデンサーレンズによる像面の傾きを補正する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の全体構成を示す縦断面図。
【図２】コンデンサーレンズ及び反射型ＬＣＤパネルの光路イメージ図。
【図３】第１の実施形態における投影光学系の収差図。
【図４】本発明の第２の実施形態の全体構成を示す縦断面図。
【図５】コンデンサーレンズ及びＤＭＤの光路イメージ図。
【図６】第２の実施形態における投影光学系の収差図。
【図７】表示光学系の従来例の構成を示す図。
【図８】ＤＭＤのマイクロミラーの反射イメージを示す斜視図。
【図９】ＤＭＤを使用した表示光学系の従来例の構成を縦断面図。
【符号の説明】
１    光源
２    リフレクター
３    照明光学系
４    照明側偏光板
５″    コンデンサーレンズ
６    反射型ＬＣＤパネル
６′    ＤＭＤ
７    投影側偏光板
８，８′    投影光学系
９    スクリーン
１０    絞り
【図１】
0004111580.tif 000005
【図２】
0004111580.tif 000006
【図３】
0004111580.tif 000007
【図４】
0004111580.tif 000008
【図５】
0004111580.tif 000009
【図６】
0004111580.tif 000010
【図７】
0004111580.tif 000011
【図８】
0004111580.tif 000012
【図９】
0004111580.tif 000013