專利名稱：傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)的投射型圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將在圖像顯示元件的顯示面的圖像放大顯示于投射面即屏幕及 板的投射型圖像顯示裝置，特別是涉及一種將映出的圖像相對(duì)于投射面從斜方向投射于顯示面的投射型圖像顯示裝置和該光學(xué)系統(tǒng)及構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的塑料制的成形透鏡的加工方法。
背景技術(shù)：
在將排列有多個(gè)反射型或者透射型液晶面板及微小反射鏡的結(jié)構(gòu)的圖像顯示元件的顯示面放大顯示于投射面即屏幕及板等的投射型圖像顯示裝置中，當(dāng)然希望在投射面上得到足夠大的放大圖像，而為了不使發(fā)送器的影子映在投射面上及不使發(fā)送器的網(wǎng)格直接進(jìn)入放大圖像，市場(chǎng)上開(kāi)始出現(xiàn)縮短了投射型圖像顯示裝置和投射面的距離的所謂短投射型的投射光學(xué)系統(tǒng)。該投射光學(xué)系統(tǒng)以相對(duì)于投射面使放大圖像光從斜方向入射的方式構(gòu)成。(例如，專利文獻(xiàn)I)另外，也已知有通過(guò)這種斜投射使用了曲面鏡的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)調(diào)節(jié)的裝置。(例如，專利文獻(xiàn)2)另一方面，也已知有通過(guò)將光路反射鏡設(shè)置于投射型圖像顯示裝置和投射面之間而作為背面投射型而縮短了視覺(jué)上的投射距離的投射型圖像顯示裝置。(例如，專利文獻(xiàn)3)專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2008-250296號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2002-350774號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2006-259252號(hào)公報(bào)但是，現(xiàn)有技術(shù)，特別是上述專利文獻(xiàn)I所公示的相對(duì)于投射面從斜方向射入放大圖像光的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)是，通過(guò)在投射光學(xué)系統(tǒng)和投射面之間配置曲面鏡而構(gòu)成，且利用共軸投射光學(xué)系統(tǒng)使中間像在曲面鏡和該共軸投射光學(xué)系統(tǒng)之間成像，并通過(guò)曲面鏡的放大作用將中間像放大投射于投射面即屏幕上的構(gòu)成。因此，在上述專利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)中，為了改變屏幕上的放大圖像的倍率而必須使曲面鏡的位置沿著上述共軸投射光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行移動(dòng)，而為了不使曲面鏡相對(duì)于上述光軸傾斜就必須有高精度移動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)，但上述專利文獻(xiàn)I并未公示該移動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)。另外，上述專利文獻(xiàn)2只是公示了自由曲面鏡的移動(dòng)的調(diào)節(jié)方法，但沒(méi)有考慮與向傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)特有的投射面即屏幕的傾斜投射相伴的投射圖像的梯形變形及因屏幕上下方向的投射距離的差異而產(chǎn)生的相差的具體的校正，并且，也沒(méi)有關(guān)于配置于投射光學(xué)系統(tǒng)和屏幕之間的具有負(fù)的放大倍率的自由曲面鏡的制造方法的記載。
另一方面，上述專利文獻(xiàn)3的設(shè)計(jì)是，具有用于使對(duì)從投影儀主體即投射透鏡投射的投射光進(jìn)行反射的鏡可轉(zhuǎn)動(dòng)的鏡機(jī)構(gòu)部，該鏡機(jī)構(gòu)部以相對(duì)于鏡使來(lái)自投影儀主體的投射光的投射角度成為規(guī)定的角度的方式將投影儀主體固定于固定部，由此使設(shè)置于投影儀主體內(nèi)部的投射透鏡不能移動(dòng)，并且不僅可以進(jìn)行背面投射，而且在進(jìn)行正面投射(直接投射于屏幕)的情況下，做成將投影儀主體收容于上述鏡機(jī)構(gòu)部的構(gòu)成，在將投影儀主體收容于鏡時(shí)，成為小型尺寸。上述專利文獻(xiàn)3所記載的投影儀中，背面投射時(shí)的鏡和投影儀主體的位置關(guān)系被固定，沒(méi)有考慮背面投射的屏幕上的放大圖像的倍率的變倍方法及調(diào)節(jié)放大圖像的位置的技術(shù)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的課題而創(chuàng)立的，其目的在于，提供一種向投射面傾斜投射的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)及使用了該光學(xué)系統(tǒng)的投射型圖像顯示裝置，即提供一種通過(guò)小型的結(jié) 構(gòu)校正與傾斜投射相伴的梯形變形及像差，同時(shí)利用平面鏡對(duì)投射光進(jìn)行反射，在投射于投射面時(shí)，大幅度提高投射型圖像顯示裝置的可設(shè)置性的投射型圖像顯示裝置。此外，還在于提供一種投射型圖像顯示裝置，本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)由包含塑料透鏡在內(nèi)的多個(gè)透鏡構(gòu)成，通過(guò)將該塑料透鏡做成非球面形狀，與自由曲面形狀相比較降低了成型模具的加工時(shí)間，且通過(guò)將光路反射鏡也做成平面鏡可大幅度降低開(kāi)發(fā)成本。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的投射光學(xué)系統(tǒng)在將顯示于圖像顯示裝置的圖像傾斜地放大投射于投射面即屏幕等的所謂傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)中，由多個(gè)透鏡構(gòu)成，配置于距投射面最近的位置上的透鏡，圖像光束所透過(guò)的圖像垂直方向的有效區(qū)域被配置在所述多個(gè)透鏡的光軸中不含最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的位置，通過(guò)將其形狀做成關(guān)于光軸非對(duì)稱，可以校正因超廣角化而產(chǎn)生的像差及因投射而產(chǎn)生的變形。另外，本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)，由于通過(guò)所述理由可使相對(duì)于光軸映出的方的圖像的畫(huà)面垂直方向的位置變高(移動(dòng)量大)，因而可以在配置于距投射面最近的位置上的透鏡和投射面之間配置有光路反射用小型平面鏡。此外，其特征在于，為了使具備該傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射型圖像顯示裝置小型化，配置于距投射面最近的位置上的所述的透鏡的畫(huà)面垂直方向有效區(qū)域上端配置在平面鏡的畫(huà)面垂直放置有效區(qū)域下端的上部，該平面鏡使傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于最多數(shù)的透鏡所共有的光軸具有規(guī)定的仰角，并且，設(shè)置有使該仰角可變的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)。另外，其特征在于，由于本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)即使超廣角化也可保持圖像的品質(zhì)，因此，在具備該傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射型圖像顯示裝置中，即使縮短投射面和投射型視屏顯示裝置的距離，也可得到放大率高的圖像，并且，設(shè)置有使所述平面鏡沿著所述最多數(shù)的透鏡所共有的光軸可移動(dòng)的平面鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)。此外，本發(fā)明的特征在于，配置于距構(gòu)成本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射面與的位置的透鏡，光束所透過(guò)的圖像垂直方向有效區(qū)域被配置在所述多個(gè)透鏡的光軸中不含 最多數(shù)的透鏡所共有的軸的位置，其形狀具有關(guān)于透鏡有效面的中心軸非對(duì)稱的形狀，且為竊取了所述最多數(shù)的透鏡所共有的光軸對(duì)稱的非球面形狀的一部分的形狀。
另外，本發(fā)明的投射型圖像顯示裝置的特正在于，具有將顯示于圖像顯示面的圖像傾斜地放大投射在投射面的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)，該傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)由多個(gè)透鏡構(gòu)成，配置于距投射面最近的位置上的透鏡，光束透過(guò)的圖像垂直方向有效區(qū)域被配置在所述多個(gè)透鏡中不含最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的位置，且被收容于與形成投射型圖像顯示裝置的殼體的投射面相對(duì)置的面的畫(huà)面垂直方向最大寬度的范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的投射型圖像顯示裝置的特征在于，具有將顯示于圖像顯示面的圖像傾斜地放大投射于投射面的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)，該傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)由多個(gè)透鏡構(gòu)成，配置于距投射面最近的位置上的透鏡，光束透過(guò)的圖像垂直方向有效區(qū)域被配置在所述透鏡的光軸中不含最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的位置，在配置于距投射面(屏幕等)最近的位置上的透鏡和投射面之間配置有光路反射用的平面鏡，該平面鏡設(shè)置有相對(duì)于所述最多數(shù)的透鏡所共有的光軸可改變角度的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)，由此，在將平面鏡相對(duì)于所述最多數(shù)的透鏡所共有的光軸保持規(guī)定的角度配置的第一狀態(tài)下，能夠在所述圖像顯示面方向上得到通過(guò)被該平面鏡反射后的圖像光束而得到的放大圖像，在將另一所述平面鏡收容于投射型圖像顯示裝置的第二狀態(tài)下，在將所述多個(gè)透鏡的光軸中最多數(shù)的透鏡所共有的光軸延長(zhǎng)的方向上得到放大圖像。此外，本發(fā)明的投射型圖像顯示裝置的特征在于，具有對(duì)所述的平面鏡的轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)的裝置，并且，具有根據(jù)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)角自動(dòng)校正投影圖像的畫(huà)面變形的圖像校正功倉(cāng)泛。此外，所述的光路反射平面鏡的特征在于，在所述的光路反射平面鏡相對(duì)于同一所述最多數(shù)的透鏡所共有的光軸保持規(guī)定的角度Θ I配置的情況下，在所述圖像顯示面方向上得到通過(guò)被該平面鏡反射的圖像光束而得到的放大圖像，所述投射型圖像顯示裝置相對(duì)于與該放大圖像大致垂直的基準(zhǔn)平面傾斜Θ 2配置，且所述Θ1和Θ 2滿足下述關(guān)系。I. 5 彡 Θ 2/ Θ I 彡 2. O另一方面，本發(fā)明模具加工方法的特征在于，在構(gòu)成本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡內(nèi)，配置于距投射面最近的位置上的透鏡為塑料制，光束透過(guò)的圖像垂直方向有效區(qū)域被配置在所述多個(gè)透鏡的光軸中不含最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的位置，且該塑料透鏡為切下關(guān)于構(gòu)成投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸對(duì)稱的非球面形狀的一部分的形狀，由此，為了進(jìn)行成型模具加工，以關(guān)于所述最多數(shù)的透鏡所共有的光軸對(duì)稱的方式配置多個(gè)成型模具并進(jìn)行切削加工。根據(jù)本發(fā)明，作為向投射面傾斜投射的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)及使用了該投射光學(xué)系統(tǒng)的投射型圖像顯示裝置，通過(guò)小型化的結(jié)構(gòu)對(duì)與傾斜投射相伴隨的梯形變形及像差進(jìn)行校正，同時(shí)，將小型的平面鏡做成可收容于投射型圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)，在用平面鏡對(duì)投射光進(jìn)行反射并將其投射于投射面的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)平面鏡的角度，使投射圖像的位置可變，此外，通過(guò)使平面鏡在光軸方向移動(dòng)并改變投射圖像的倍率，可以大幅度投射型圖像顯示裝置的可設(shè)置性。此外，本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)由多個(gè)透鏡構(gòu)成，光束透過(guò)的圖像垂直方向有 效區(qū)域被配置在所述多個(gè)透鏡的光軸中不含最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的位置，將配置于距投射面最近的位置上的透鏡做成切去了關(guān)于光軸對(duì)稱的非球面形狀的一部分的形狀，由此，大幅度降低了成型模具的加工時(shí)間，且通過(guò)將光路反射鏡也做成平面鏡可以大幅度降低開(kāi)發(fā)成本。


圖I是表示具備本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)和光路反射鏡的投射型圖像顯示裝置的一實(shí)施例的側(cè)面圖； 圖2是表示具備本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)和光路反射鏡的投射型圖像顯示裝置的一實(shí)施例的側(cè)面圖；圖3是表示具備本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)和光路反射鏡的投射型圖像顯示裝置的一實(shí)施例的側(cè)面圖；圖4是表示具備本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)和光路反射鏡的投射型圖像顯示裝置的一實(shí)施例的側(cè)面圖；圖5是表示具備本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)和光路反射鏡的投射型圖像顯示裝置的一實(shí)施例的側(cè)面圖；圖6是表示具備本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)和光路反射鏡的投射型圖像顯示裝置的一實(shí)施例的側(cè)面圖；圖7是表示具備本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)和光路反射鏡的投射型圖像顯示裝置的一實(shí)施例的側(cè)面圖；圖8是表示具備本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)和光路反射鏡的投射型圖像顯示裝置的一實(shí)施例的側(cè)面圖；圖9是本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的透鏡構(gòu)成的投射透鏡的剖面圖；圖10是表示本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的透鏡構(gòu)成和光線示蹤結(jié)果的剖面圖；圖11是表示本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的透鏡構(gòu)成和光線示蹤結(jié)果的剖面圖；圖12是表示本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)施例(示于圖25(a) (b)的透鏡數(shù)據(jù))的透鏡構(gòu)成的投射透鏡的剖面圖；圖13是表示本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)施例(示于圖26(a) (b)的透鏡數(shù)據(jù))的透鏡構(gòu)成的投射透鏡的剖面圖；圖14是表示本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)施例(示于圖27 (a) (b)的透鏡數(shù)據(jù))的透鏡構(gòu)成的投射透鏡的剖面圖；圖15是表示本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)施例(示于圖25(a) (b)的透鏡數(shù)據(jù))的透鏡構(gòu)成和光線示蹤結(jié)果的剖面圖；圖16是表示本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)施例(示于圖25(a) (b)的透鏡數(shù)據(jù))的投射圖像的點(diǎn)形狀形狀的圖；圖17是表示本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)施例(示于圖26(a) (b)的透鏡數(shù)據(jù))的投射圖像的點(diǎn)形狀形狀的圖；圖18是表示本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)施例(示于圖27 (a) (b)的透鏡數(shù)據(jù))的投射圖像的點(diǎn)形狀形狀的圖；圖19是表示投射型圖像顯示裝置的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)施例(的圖；圖20是示意性表示塑料透鏡成型模具透鏡面形狀加工機(jī)的構(gòu)成圖；圖21是示意性表示塑料透鏡成型模具透鏡面形狀加工機(jī)的加工法的構(gòu)成圖22是示意性表示本發(fā)明的塑料透鏡成型模具透鏡面形狀加工方法的一實(shí)施例的構(gòu)成圖；圖23是示意性表示本發(fā)明的塑料透鏡成型模具透鏡面形狀加工方法的另一實(shí)施例的構(gòu)成圖；圖24是表示本發(fā)明一實(shí)施例的塑料透鏡外形形狀的圖；圖25(a)是實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明第一實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)所采用的投射透鏡的透鏡數(shù)據(jù)中與球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)；圖25(b)是實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明第一實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)所采用的投射透鏡的透鏡數(shù)據(jù)中與球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)；圖26(a)是實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明第二實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)所采用的投射透鏡的透鏡數(shù)據(jù)中與球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)；圖26(b)是實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明第二實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)所采用的投射透鏡的透鏡數(shù)據(jù)中與球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)；圖27(a)是實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明第三實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)所采用的投射透鏡的透鏡數(shù)據(jù)中與球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)；圖27(b)是實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明第三實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)所采用的投射透鏡的透鏡數(shù)據(jù)中與球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)；圖28是表示本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)一實(shí)施例的透鏡構(gòu)成的投射透鏡的剖面圖；圖29是表示本發(fā)明的投射型圖像顯示裝置一實(shí)施例的局部構(gòu)成的圖。符號(hào)說(shuō)明Ia :投射型圖像顯示裝置的上部殼體I 2 :平面鏡固定框3:圖像光束 4:固定部 5:平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6 :固定部I 7 :固定部2 8 :平面鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)9 :投射型圖像顯示裝置的下部殼體 11:光軸 12:空間13 :平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸 14 :平面鏡 15 :鏡保持部Rl :上限光 R2 :下限光 Θ I :鏡的仰角Θ 2 :投射型圖像顯示裝置的仰角Ib :投射型圖像顯示裝置的上部殼體2LI7 :塑料透鏡 LI :透鏡 L2 :透鏡 L3 :透鏡L4:透鏡 L5 :透鏡 L6 :透鏡 L7 :透鏡 L8 :透鏡L9 :透鏡 LlO :透鏡 Lll :透鏡 L12 :透鏡 L13 :透鏡L14:透鏡 L15 :透鏡 L16 :透鏡 98 :燈泡99 :反射鏡 101 :光源 102 :紫外線截止濾光器(Cut Filter)103 :多透鏡方式積分電路 103a:第一多透鏡元件103b :第二多透鏡元件 104 :偏光變換元件115 :光軸 116a、116b、116c、116d :反射鏡(mirror)117a、117b :分色鏡(dichroic mirror)108a、108b、108c :重疊透鏡 105、109、110 :濾光透鏡
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。另外，在以下的各圖中，對(duì)于具有共同的功能的要素標(biāo)注同一符號(hào)表示，對(duì)于進(jìn)行了一次說(shuō)明的則省略其重復(fù)的說(shuō)明。圖I 圖3是示意性表示作為本發(fā)明一實(shí)施例的投射型圖像顯示裝置的側(cè)面圖，特別是其具備將平面鏡(未圖示)固定于固定框2，使其對(duì)圖像光束3進(jìn)行反射并從傾斜方向投射于圖像顯示面(未圖示)方向的投射面的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)(未圖示)，上述的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)、照明光學(xué)系統(tǒng)、電路部件等主要零件(未圖示)都被收容于下部殼體9和上部殼體Ia內(nèi)部。同圖中，4為平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng) 固定機(jī)構(gòu)，5為可調(diào)節(jié)鏡固定框的角度的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)需要還具備能夠檢測(cè)平面鏡的仰角的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，6及7為固定平面鏡移動(dòng)部的固定部，8為平面鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)，Rl為放大圖像光束的畫(huà)面垂直方向上限光，R2為放大圖像光束的畫(huà)面垂直方向下限光。另外，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的圖像顯示裝置所具備的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的透鏡構(gòu)成的具體例將在稍后詳細(xì)敘述。如圖2所示，本發(fā)明的投射型圖像顯示裝置，將平面鏡(未圖示)固定于固定框2并使其對(duì)圖像光束3進(jìn)行反射進(jìn)而可以從傾斜方向?qū)⑵渫渡溆趫D像顯示面(未圖示)方向的投射面，因此，不僅可以大幅度減小從圖像投射顯示裝置至投射面視覺(jué)上的投射距離，而且通過(guò)利用移動(dòng)機(jī)構(gòu)8使平面鏡相對(duì)于投射型圖像顯示裝置的殼體移動(dòng)，利用固定部6、固定部7將其固定于規(guī)定的位置，不使殼體移動(dòng)就可以變更至投射面的投射距離，其結(jié)果是，不僅可以很容易變更投射面上的圖像的放大率，而且如圖3及圖4所示，利用平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)·固定機(jī)構(gòu)4或者鏡固定框的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5從規(guī)定的仰角起能夠進(jìn)行角度調(diào)整，并且可以任意改變圖像在投射面上的顯示位置。此時(shí)，在平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)·固定機(jī)構(gòu)4、鏡固定框的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5任一方或者雙方具備可檢測(cè)與規(guī)定的仰角相對(duì)的平面鏡轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置(例如旋轉(zhuǎn)式編碼器)，通過(guò)自動(dòng)校正為與得到的圖像電路的畫(huà)面垂直方向的梯形校正的轉(zhuǎn)角相一致，使用性能進(jìn)一步提高。另外，本發(fā)明的圖像顯示裝置如圖2所示，將平面鏡(未圖示)固定于固定框2并使其對(duì)圖像光束3進(jìn)行反射進(jìn)而從傾斜方向?qū)⑵渫渡溆趫D像顯示面(未圖示)方向的投射面的情況下，減小平面鏡的有效面積，因此，可縮短圖像投射顯示裝置和平面鏡的間隔，且可將傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的位移量(若投射透鏡光軸和放大圖像垂直方向下端重合，則位移量10:0，在將放大圖像垂直方向的開(kāi)度設(shè)為10的情況下，若放大圖像垂直方向下端比光軸靠上，則作為負(fù)量定義)設(shè)計(jì)為負(fù)(即比光軸靠上)。在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，為了使圖像投射顯示裝置和平面鏡的間隔更短，如圖4所示，而通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)·固定機(jī)構(gòu)4或者鏡固定框的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5使平面鏡從規(guī)定的仰角只傾斜Θ 1，據(jù)此，通過(guò)使圖像投射顯示裝置相對(duì)于與投射面垂直的面只傾斜Θ 2，就可在投射面得到變形小的放大圖像，實(shí)際上，通過(guò)本發(fā)明的圖像投射顯示裝置的試制實(shí)驗(yàn)，研究了 圖像處理的垂直梯形變形校正和畫(huà)質(zhì)降低的關(guān)系。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在Θ 2和Θ I的比率(Θ 2/ Θ I)為I. 5以下時(shí)，投射面的畫(huà)面垂直方向上部的圖像與下部的圖像相比放大率變得過(guò)大，即使通過(guò)圖像電路進(jìn)行垂直梯形校正也會(huì)使畫(huà)質(zhì)降低，相反，在Θ2和Θ I的比率(Θ 2/Θ I)為2. 5以上時(shí)，投射面的畫(huà)面垂直方向下部的圖像與上部的圖像相比放大率變得過(guò)大，即使通過(guò)圖像電路進(jìn)行垂直梯形校正畫(huà)質(zhì)降低也大，而將Θ 2和Θ I的比率(Θ 2/ Θ I)設(shè)為2. O左右時(shí)最能減輕畫(huà)質(zhì)降低。圖5及圖6是示意性表示在本發(fā)明的圖像投射顯示裝置內(nèi)將光路反射用的平面鏡(未圖不)收容于固定殼體上部時(shí)的方式的圖，其中，圖5是側(cè)面圖，圖6是正面圖。如圖5所示，本發(fā)明的圖像投射顯示裝置固定于對(duì)光路反射用的平面鏡(未圖示)進(jìn)行固定的固定框2，通過(guò)平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng) 固定機(jī)構(gòu)4及鏡固定框的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5及移動(dòng)機(jī)構(gòu)8、固定部6、固定部7可收容于固定殼體上部的規(guī)定的位置，收容鏡時(shí)，不對(duì)光路進(jìn)行反射，而是可以在沿著構(gòu)成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的 最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的方向進(jìn)行放大投射。
圖6是示意性表示在本發(fā)明的圖像投射顯示裝置中將光路反射用的平面鏡(未圖示)收容于固定殼體上部時(shí)的方式的固定正面圖，配置于構(gòu)成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡中距投射面最近的位置上的透鏡(在圖6中用L17表示)做成與圖像顯示面有效區(qū)域的縱橫比(縱橫尺寸比)大致相等的長(zhǎng)方形或者梯形形狀以遮蔽不需要的光，光束透過(guò)的圖像垂直方向有效區(qū)域被配置在上述多個(gè)透鏡的光軸中不含最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的位置，由此，通過(guò)以形成上述投射型圖像顯示裝置的殼體的與投射面對(duì)置的面的畫(huà)面垂直方向最大寬度收容，可以大幅度提高可設(shè)計(jì)性。另外，如圖5及圖6所示，作為本發(fā)明的一實(shí)施例對(duì)不論收容光路反射用的平面鏡或者將其做成開(kāi)放狀態(tài)都可得到放大圖像的圖像投射顯示裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，但是，如果具備本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)，則作為在將上述的光路反射用的平面鏡收容于殼體的狀態(tài)下不能使用的圖像投射顯示裝置，也不能說(shuō)與本發(fā)明相抵觸。作為本發(fā)明另一實(shí)施例的圖像投射顯示裝置如圖7所示，為不具備光路反射用的平面鏡而是在沿著構(gòu)成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的方向進(jìn)行放大投射的結(jié)構(gòu)。圖8是示意性表示圖7所示的作為本發(fā)明另一實(shí)施例的圖像投射顯示裝置的方式的固定正面圖，配置于構(gòu)成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡中距投射面最近的位置上的透鏡(在圖8上用L17表示)做成與圖像顯示面有效區(qū)域的縱橫比(縱橫尺寸比)大致相等的長(zhǎng)方形或者梯形形狀以遮蔽不需要的光，光束透過(guò)的圖像垂直方向有效區(qū)域被配置在上述多個(gè)透鏡的光軸中不含最多數(shù)透鏡所共有的光軸的位置，并以形成上述投射型圖像顯示裝置的殼體的與投射面相對(duì)置的面的畫(huà)面垂直方向最大寬度收容，并且，使上述L17的外形中心線位于與殼體的投射面相對(duì)置的面的中心線靠之上，由此，可以使外觀上的平衡性良好并可以大幅度提高可設(shè)計(jì)性。下面，參照附圖9 18，說(shuō)明上述投射型圖像顯示裝置中采用的特別是為了盡可能縮短投射型圖像顯示裝置的投射距離，而將構(gòu)成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡中配置于距投射面最近的位置上的透鏡做成與圖像顯示面有效區(qū)域的縱橫比(縱橫尺寸比)大致相等的長(zhǎng)方形或者梯形形狀以遮蔽不需要的光，光束透過(guò)的圖像垂直方向有效面積被配置在上述多個(gè)透鏡中不含最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的位置，由此，在短距離內(nèi)傾斜地進(jìn)行放大投射的短距離投射的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)。<短距離投射的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)>首先，附圖9是表示上述投射光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的剖面圖，用XYZ垂直坐標(biāo)系中的YZ剖面表示該光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在此，為了投射光學(xué)系統(tǒng)的說(shuō)明的方便而將圖像顯示面即液晶面板122和正交棱鏡111設(shè)于右側(cè)表不，將投射面設(shè)于左側(cè)表不。本實(shí)施例與如圖27(a) (b)所示的透鏡數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，配置于距投射面最近的位置上的透鏡L17為塑料非球面透鏡形狀，光束透過(guò)的透鏡的有效區(qū)域被配置在不含構(gòu)成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡所共有的光軸11的位置，由此，可用L17的透鏡形狀單獨(dú)控制在畫(huà)面周邊成像的光束，從而實(shí)現(xiàn)了與因傾斜投射而產(chǎn)生的梯形變形及超廣角化相伴隨的像差(特別是高階的慧形象差及像散)的校正。另外，通過(guò)將L17的透鏡形狀做成與圖像顯示面有效區(qū)域的縱橫比(縱橫尺寸比)大致相等的長(zhǎng)方形或者與圖像光束透過(guò)的區(qū)域相一致的梯形形狀，還具有遮蔽使成像性能下降的不需要的光。此外，由于不是將上述的L17的外形形狀做成關(guān)于光軸11對(duì)稱的圓形狀，因而可實(shí)現(xiàn)小型化，其結(jié)果是， 在將本實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)收容于投射型圖像顯示裝置的殼體內(nèi)時(shí)，也可以以與投射面對(duì)置的面的畫(huà)面垂直方向最大寬度收容L17，并且，使上述L17的外形中心位于與殼體的投射面對(duì)置的面的中心線之上，由此，可以使外觀上的平衡性良好并可以大幅度提高可設(shè)計(jì)性。另外，在圖9中，L17只表示將透鏡形狀做成與圖像顯示面有效區(qū)域的縱橫比(縱橫尺寸比)大致相等的長(zhǎng)方形或者與光束透過(guò)的區(qū)域相一致的梯形形狀(在該圖上以剖面形狀圖示)，但在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的透鏡構(gòu)成中，如圖15所示，L14、L15等透鏡由于也存在圖像光束不能透過(guò)的區(qū)域，因而除該區(qū)域之外，只要決定透鏡外形形狀，對(duì)于關(guān)于光軸對(duì)稱的現(xiàn)有的透鏡外形形狀就可提實(shí)現(xiàn)小型化，從而有助于具備該光學(xué)系統(tǒng)的投射型圖像顯示裝置的小型·輕量化。另一方面，L3和Lll也是塑料制的非球面透鏡，但是由于圖像光束透過(guò)的透鏡的有效區(qū)域被配置在不含構(gòu)成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡所共有的光軸11的位置，因而將各個(gè)透鏡做成關(guān)于光軸11對(duì)稱的非球面形狀。用于實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡為14片玻璃、3片塑料共17片構(gòu)成且通過(guò)四個(gè)零件(BI、B2、B3、B4)構(gòu)成的透鏡鏡筒進(jìn)行保持固定。另外，在變更投射距離而改變放大率的情況下，通過(guò)改變與上述的鏡筒B3相對(duì)的B4的相對(duì)位置，可以進(jìn)行焦距調(diào)節(jié)。在如圖10 15所示的實(shí)施例中，將XYZ垂直坐標(biāo)系的原點(diǎn)，通過(guò)根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制照明光束而設(shè)為顯示圖像的液晶面板122的顯示面的中央，將Z軸設(shè)為與圖像顯示用液晶面板122 (未圖示)的法線平行。Y軸與圖像顯示用液晶面板122 (未圖示)的顯示面的短邊平行，并設(shè)為與圖像顯示用液晶面板122 (未圖示)的縱(上下)方向相等。X軸與圖像顯示用液晶面板122 (未圖示)的顯示面的長(zhǎng)邊平行，并設(shè)為與圖像顯示用液晶面板122的橫(左右)方向相等。另外，附圖10是作為構(gòu)成投射型圖像顯示裝置的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例的投射透鏡的剖面圖，圖10是在投射透鏡上省略了光路折射用的平面鏡而表示的剖面圖。圖12是表示實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡的剖面圖，圖25(a)表示此時(shí)取得的透鏡數(shù)據(jù)中與球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)，圖25(b)表示與非球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。另外，圖13是表示實(shí)現(xiàn)作為第二實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡的剖面圖，圖26(a)表示此時(shí)取得的透鏡數(shù)據(jù)中與球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)，圖26(b)表示與非球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。同樣，圖14表示實(shí)現(xiàn)作為第三實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡的剖面圖，圖27(a)表示此時(shí)取得的透鏡數(shù)據(jù)中與球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)，圖27(b)表示與非球面系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。在各透鏡數(shù)據(jù)中，將如圖10及圖11所示的投射距離L0、LI和來(lái)自圖像顯示位置的光軸的位移量SI及圖像的垂直方向尺寸Dv匯總?cè)缦隆?br> LO (mm) Dv (mm)SI (mm)
60 “ 投射時(shí)實(shí)施例 I 650.1747.1186.8
60“ 投射時(shí)實(shí)施例 2 651.3747.1186.8
60“ 投射時(shí)實(shí)施例 3 650.0747.1186.8
80 “ 投射時(shí)實(shí)施例 I 885.6996.1249.0
80“ 投射時(shí)實(shí)施例 2 885.6996.1249.0
80 “ 投射時(shí)實(shí)施例 3 882.4996.1249.0
100 “ 投射時(shí)實(shí)施例 I 1011.71245.0331.3
100“ 投射時(shí)實(shí)施例 2 1011.91245.0331.3
100“ 投射時(shí)實(shí)施例 3 1011.8 1245.0 331.3如上所述，實(shí)現(xiàn)在本發(fā)明得到的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡相對(duì)于圖像的垂直方向尺寸Dv可以使位移量SI達(dá)到20%以上。另外，投射畫(huà)面尺寸D(mm)和投射距離LO (mm)之比即D/L0在普通的投射型圖像顯示裝置時(shí)，按60英寸投射畫(huà)面尺寸為1524(mm)、投射距離為1800(臟)，其比率0/10為0.85。此外，用更短的距離投射距離為1000 (mm)左右，其比率D/L0達(dá)到I. 52，但在本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)中，如上所示可以實(shí)現(xiàn)D/L達(dá)到2. O以上，在本實(shí)施例中可達(dá)到2. 34。另一方面，如圖11所示，根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)具備光路反射用平面鏡的投射型圖像顯示裝置。試制的結(jié)果是，由于配置于距投射面最近的位置上的透鏡和平面鏡的間隔約為150mm，因而如圖11所述的LI相對(duì)于上述LO被縮短1500mm左右。另外，只要設(shè)為固定進(jìn)深350_，在光被平面鏡反射的情況下，可使本發(fā)明的自投射型圖像顯示裝置至投射面的距離相對(duì)于LO縮短500mm，得到在小的設(shè)置空間得到大畫(huà)面及不能從發(fā)射器直接看到投射型圖像顯示裝置的圖像光等很多的優(yōu)點(diǎn)。接著，使用圖25(a) (b)所示的透鏡數(shù)據(jù)，說(shuō)明實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明的實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡的相差校正的機(jī)理和透鏡數(shù)據(jù)的具體讀法、如圖12所示的構(gòu)成的實(shí)施例I的投射透鏡。作為整體由3組構(gòu)成的透鏡從投射面(屏幕)側(cè)起按順序自L16 L12構(gòu)成第三組，將L16 L13全部做成凹透鏡并作為焦闌結(jié)構(gòu)，同時(shí)，為了降低放大色差而配置有L12即使用了色散系數(shù)小的玻璃材料的凸透鏡。此外，如圖16所示，通過(guò)將L16配置于不含構(gòu)成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡所共有的光軸11的位置，做成可用L16的透鏡形狀單獨(dú)控制在畫(huà)面周邊成像的光束的強(qiáng)的非球面形狀，實(shí)現(xiàn)與因傾斜投射而產(chǎn)生的梯形變 形及超廣角化相伴隨的像差(特別是高階的彗形像差及像散)的校正。此時(shí)，不必因上述的理由將L16的透鏡外形形狀做成關(guān)于光軸對(duì)稱的圓形狀，而是可以做成與圖像顯示面有效區(qū)域的縱橫比(縱橫尺寸比)大致相等的長(zhǎng)方形或者與圖像光束透過(guò)的區(qū)域相一致的梯形形狀。因此，還具有遮蔽降低成像性能的不需要的光的效果。此外，由于不是將上述L16的外形形狀做成關(guān)于光軸11對(duì)稱的圓形狀因而可以使其小型化，其結(jié)果是，即使將本實(shí)施例的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)收容于投射型圖像顯示裝置的殼體內(nèi)時(shí)，也可以將L16的外形收容于與投射面對(duì)置的面的畫(huà)面垂直方向最大寬度內(nèi)，并且，使上述的L16的外形中心位于與殼體的投射面對(duì)置的面的中心線之上，由此，可使其外觀上的平衡性良好并大幅度提高可設(shè)計(jì)性。另外，Lll L9構(gòu)成第二組，通過(guò)具有弱的負(fù)折射率的具有強(qiáng)的非球面形狀的透鏡，使Lll穿過(guò)遠(yuǎn)離光軸的位置，并校正因與光軸大致平行的光束而產(chǎn)生的球面像差及低階的慧形像差，LlO及L9由具有正折射率的玻璃透鏡投射透鏡的折射力的一部分承擔(dān)，且將L9在投射面(屏幕)側(cè)做成凸的彎月透鏡以壓制慧形像差和像散的發(fā)生。 最后，L8 LI構(gòu)成第一組，通過(guò)使L8和L7的雙合透鏡和L6 L4的三合透鏡保持負(fù)折射率而使其保持強(qiáng)的焦闌性。此外，通過(guò)將L3做成具有強(qiáng)的非球面形狀的透鏡并使其穿過(guò)遠(yuǎn)離光軸的位置在光軸上校正因傾斜的光束而產(chǎn)生的環(huán)狀慧形像差，從而作為投射透鏡整體即使傾斜投射也可抑制變形且實(shí)現(xiàn)了良好的聚焦性能。圖13及圖14所示的本發(fā)明的另一實(shí)施例的投射透鏡是將圖12的L15分別分割為L(zhǎng)15和L16以提高相差校正能力，通過(guò)將圖12的非球面透鏡L16在圖13及圖14上只是置換為L(zhǎng)17而得到的效果及投射光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是相同的。下面，使用圖25 (a)、(b)，圖26 (a)、(b)，圖27 (a) (b)并例示其具體的數(shù)值來(lái)說(shuō)明上述的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)。首先，圖12表示如圖25(a) (b)所示的基于數(shù)值例的本實(shí)施方式的投射光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在上述的XYZ垂直坐標(biāo)系中，圖12表示在YZ剖面的結(jié)構(gòu)。如圖I 圖6所示，在本發(fā)明的圖像投射裝置內(nèi)也能實(shí)現(xiàn)配置有光路反射鏡(未圖示)的結(jié)構(gòu)，但為了說(shuō)明上的方便，故意說(shuō)明沒(méi)有如圖7及圖8所示的光路反射鏡的情況。將圖12的投射光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖在Z軸方向展開(kāi)表不,這也和圖13 圖15 —樣。從上述圖12的光軸11的下側(cè)所示的圖像顯示面(實(shí)施例設(shè)為液晶面板)PO射出的光在含有多個(gè)透鏡的投射透鏡中首先穿過(guò)只是由只具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的面的透鏡構(gòu)成的第一組及第二組。然后，穿過(guò)含有相對(duì)于透鏡外形中心非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的非球面透鏡L16的第三組并放大投射于投射面。在此，投射透鏡的第一組和第二組全部由具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的折射面的多個(gè)透鏡構(gòu)成，各折射面中四個(gè)面為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面，其它為球面。這里所使用的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的非球面使用各面的本身的圓柱坐標(biāo)系，并可用圖25(b)的式(I)表示。在此，r表示距光軸的距離，Z表示透鏡形狀的下垂量。另外，c為在頂點(diǎn)的曲率，k為圓錐系數(shù)，A J為r的冪方的項(xiàng)的系數(shù)。另外，在圖25(a)中記載有各面的曲率半徑。在圖25(a)中，面的左側(cè)有曲率的中心時(shí)用正值表不，相反則用負(fù)值表不。另外，在圖25(a)中，面間距表不從該透鏡面的頂點(diǎn)至下一個(gè)透鏡面的頂點(diǎn)的距離。對(duì)于任一透鏡面，下一個(gè)透鏡面在圖25(a)上位于左側(cè)時(shí)面間距用正值表示，位于右側(cè)時(shí)則用負(fù)值表示。此外，在圖25(a)中，面號(hào)碼(9)、面號(hào)碼
(10)、面號(hào)碼(23)、面號(hào)碼(24)、面號(hào)碼(33)、面號(hào)碼(34)為關(guān)于光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的非球面，在圖25(a)中，在表內(nèi)面的號(hào)碼的旁邊記載為非球面以示區(qū)分。以下的圖25(b)表示這六個(gè)面的非球面的系數(shù)。
從上述的圖25(b)的表可看出，在本實(shí)施方式中，圓錐系數(shù)k為O。因傾斜入射引起的梯形變形在傾斜入射的方向發(fā)生得極端大，在與此垂直的方向變形量小。因此，在傾斜入射的方向和與此垂直的方向，需要很大的差異的功能，由于不是通過(guò)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱并利用在全方向起作用的上述圓錐系數(shù)k，從而可以良好地校正非對(duì)稱的像差。另外，示于上述圖25(a)及圖25(b)的表中的數(shù)值記載有在圖像顯示面即液晶面板的畫(huà)面上按16X9的縱橫尺寸比將進(jìn)行了對(duì)角O. 59英寸的范圍的光調(diào)制的光學(xué)像(調(diào)光像)在投射面及屏幕上放大投射為60英寸、80英寸、100英寸時(shí)取得的值，為了利用與此不符的尺寸的放大像得到最佳聚焦性能，也可以以使透鏡間隔(30)和(34)的值成為圖25(b)的下表的面間隔的值的方式使L15及L16在光軸上平行移動(dòng)。如圖26(a) (b)及圖27(a) (b)所記載的透鏡數(shù)據(jù)也用同樣的格式記載。圖16表示利用如本數(shù)值實(shí)施例I的圖25(a) (b)所記載的透鏡數(shù)據(jù)放大投射為80英寸的投射像的點(diǎn)形狀，圖17表示利用如本實(shí)施例2的圖26(a) (b)所記載的透鏡數(shù)據(jù)放 大投射為80英寸的投射像的點(diǎn)形狀，圖18表示利用如本實(shí)施例3的圖27 (a) (b)所記載的透鏡數(shù)據(jù)放大投射為80英寸的投射像的點(diǎn)形狀。在圖16中，在圖像顯示面即液晶面板顯示面上，按X、Y坐標(biāo)的值計(jì)，將從(0，3.67)、(-6. 53,3. 67), (-3. 92,2. 20), (0.0，O. O)、(0,0), (-6. 53，O. O)、(-3.92，-2.20)、(O, -3. 67)、(-5. 53，-3. 67)、(-5. 22，-3. 67)、(-5. 22. 3. 67)這 10 點(diǎn)射出的光束的點(diǎn)圖從
其下面按順序顯示，該比例尺的單位為5mm。另外，各點(diǎn)圖的橫方向?yàn)樵趫D像顯示面即液晶面板上的X方向，縱方向?yàn)樵趫D像顯示面即液晶面板上的Y方向。如圖17及圖18所示的點(diǎn)圖也可在圖像顯示面即液晶面板的顯示面上按X、Y坐標(biāo)從同樣的值的點(diǎn)用光束得到，表明維持了良好的性能。以上，詳細(xì)說(shuō)明了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的投射型圖像顯示裝置的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例。另外，在上述實(shí)施例中，以從投射透鏡射出的光線被光路反射用的平面鏡反射而朝向圖像顯示面即液晶面板的方式構(gòu)成，但是，不言而喻，本發(fā)明不限于此，也可以根據(jù)投射透鏡的配置位置而省略上述的反射用的平面鏡。下面，使用圖19說(shuō)明本發(fā)明的投射型圖像顯示裝置所使用的照明光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施例。在圖19中，光源101由燈98和反射鏡99構(gòu)成。該燈98為高壓水銀燈即白色燈。另夕卜，反射鏡99已從背后覆蓋燈98的方式配置，例如具有旋轉(zhuǎn)拋物面形狀的反射面，并具有圓形或者多角形的射出口。另外，從該燈98射出的光被具有旋轉(zhuǎn)拋物面形狀的反射面的反射鏡99反射，與光軸115大致平行,而從光源101射出大致平行的光束。從光源101射出的光入射到多透鏡方式的積分電路。如上所述，多透鏡方式積分電路103由第一多透鏡元件103a和第二多透鏡元件103b構(gòu)成。另外，第二多透鏡103b的透鏡單元形狀從光軸115方向看具有與液晶面板112a、112b、112c大致相似的矩形形狀，多個(gè)透鏡單元配設(shè)成矩陣狀而形成，從光源入射的光被多個(gè)透鏡單元分割分為多個(gè)光，以高效率透過(guò)第一多透鏡元件103a和偏光變換元件104的方式傳播。即，第一多透鏡元件103a以使燈98和第二多透鏡元件103b的各透鏡單元在光學(xué)上成為共軛的關(guān)系的方式設(shè)計(jì)。第二多透鏡元件103b的透鏡單元形狀與第一多透鏡元件103a —樣，從光軸115方向看為矩形形狀，且多個(gè)透鏡單元具有配設(shè)成矩陣狀的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成該透鏡元件的透鏡單元分別與重疊透鏡108a、108b、108c —起將所對(duì)應(yīng)的第一多透鏡元件121的透鏡單元形狀投影(映射)到液晶面板122a、122b、122c上。而且，在該過(guò)程，利用偏光變換元件104的作用，使來(lái)自第二多透鏡元件103b的光與規(guī)定的偏光方向一致。同時(shí)，第一多透鏡元件103a的各透鏡單元的投影像分別利用重疊透鏡108a、108b、108c的作用進(jìn)行重疊，使與各自對(duì)應(yīng)的液晶面板112a、112b、112c上的光量分布達(dá)到一致。在構(gòu)成本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡內(nèi)，配置于距投射面最近的位置上的透鏡為塑料制，光束透過(guò)的圖像垂直方向有效區(qū)域被配置在上述多個(gè)透鏡的光軸中不包含最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的位置，將該塑料透鏡做成切去了關(guān)于構(gòu)成投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸對(duì)稱的一部分的形狀。如圖20所示，成型模具的加工使用多軸加工機(jī)械，如圖21(a)所示，是一種使工件即模具旋轉(zhuǎn)并用車刀進(jìn)行切削得到與所期望的透鏡形狀相對(duì)應(yīng)的模具形狀的方式，和如圖21(b)所示，將工件固定一邊使車刀旋轉(zhuǎn)一邊加工所要的模具形狀的方式，與(a)相比，在用(b)的方式得到鏡面是切削時(shí)間需要約10 20倍。(b)方式在旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱的自由曲面的加工方面有優(yōu)勢(shì)，而(a)方式適合在用短時(shí)間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的非球面形狀的加工。在構(gòu)成本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)透鏡內(nèi)，配置于距投射面最近的位置上的透鏡為塑料制，光束透過(guò)的圖像垂直方向有效區(qū)域被配置在上述的多個(gè)透鏡的光軸中不含最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的位置，該塑料透鏡被做成切去了關(guān)于構(gòu)成投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸對(duì)稱的非球面形狀的一部分的形狀，由此，如上述的圖21(a)所示，在進(jìn)行成型模具加工時(shí)，可采用使用多軸加工機(jī)械使工件即模具旋轉(zhuǎn)，用車刀進(jìn)行切削而得到與所期望的透鏡形狀相對(duì)應(yīng)的模具形狀的方式，可用較短的加工時(shí)間進(jìn)行模具加工，從而可抑制開(kāi)發(fā)成本。此時(shí)，例如在將如圖21(a)所示的多軸加工機(jī)的C軸作為轉(zhuǎn)軸而加工模具的情況下，根據(jù)本發(fā)明可以同時(shí)進(jìn)行加工多個(gè)，例如在同時(shí)加工兩個(gè)的情況下，如圖22所示，在關(guān)于轉(zhuǎn)軸對(duì)稱地配置兩個(gè)模具(工件)時(shí)，加工時(shí)的切削平衡性好，可以高精度地得到所期望的模具形狀。此外，圖23表示同時(shí)加工四個(gè)模具時(shí)的最佳配置，但即使在同時(shí)加工奇數(shù)個(gè)的情況下，通過(guò)按要同時(shí)進(jìn)行加工的模具數(shù)量除以轉(zhuǎn)角(360度)的角度錯(cuò)開(kāi)配置，可以得到同樣的效果。在以上所述的本發(fā)明的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)中，配置于距投射面最近的位置上的透鏡的外形形狀例如為如圖24所示的那樣的長(zhǎng)方形形狀時(shí)，相對(duì)于透鏡有效面的外形形狀為基礎(chǔ)的中心軸做成軸非對(duì)稱的透鏡面形狀，做成相對(duì)于構(gòu)成上述傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的最多面的透鏡所共有的光軸對(duì)稱的非球面形狀。另外，在圖9中，只是將配置于距投射面最近的位置上的透鏡L17做成去掉不能使光透過(guò)的區(qū)域的形狀，并配置在不含傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸11的位置。但是，不僅配置于距投射面最近的位置上的透鏡，而且從距投射面最近的位置起，通過(guò)將多個(gè)透鏡做成去掉了圖像光束不進(jìn)行透射的區(qū)域的形狀，可以實(shí)現(xiàn)傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的小型化、輕量化。
具體而言，例如在如圖28所示的構(gòu)成中，不僅是配置于距投射面最近的位置上的透鏡L17，而且配置于下一靠近投射面的透鏡L16也被配置在不含傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸11的位置。此外，配置于下一靠近投射面的位置的透鏡L15也被做成去掉了圖像光束不進(jìn)行透射的區(qū)域的外形。在如圖28所示的結(jié)構(gòu)中，由此，與不去掉圖像光束不進(jìn)行透射的區(qū)域的形狀相比，只能在用虛線表示的空間12部分實(shí)現(xiàn)傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的小型化、輕量化。在圖28所示的構(gòu)成中，由于透鏡L17為塑料制，并被配置在不含傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的位置，且被做成切去了關(guān)于該光軸對(duì)稱的非球面形狀的一部分的形狀，因而可以使圖20中說(shuō)明的成型模具的加工達(dá)到短時(shí)間化，可以降低原始成本，其結(jié)果可以廉價(jià)地制造透鏡。此外，透鏡L16為玻璃透鏡，被配置在不含傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸11的位置，而且被做成切去了關(guān)于該光軸對(duì)稱的球面形狀的一部分的形狀。在此，在制造時(shí)，通過(guò)切斷一個(gè)球面透鏡進(jìn)行加工可以制造兩個(gè)透鏡L16，即使在玻璃透鏡時(shí)也可廉價(jià)地制造透鏡。即，被配置在不含傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的最多
數(shù)的透鏡所共有的光軸11的位置，并被做成切去了關(guān)于該光軸對(duì)稱的非球面形狀或者球面形狀的一部分的形狀的透鏡越多，則可以越廉價(jià)地制造傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)。在圖28所示的構(gòu)成中，只有透鏡L17和L16屬于上述透鏡。但是，例如不僅是配置于距投射面的透鏡最近，而且從距投射面最近的位置起多個(gè)透鏡即使是兩片以上，也優(yōu)選下述的結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖像光束不透射的區(qū)域，將盡可能多個(gè)個(gè)數(shù)的透鏡配置在不含傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸11的位置，且做成切去了關(guān)于該光軸對(duì)稱的非球面形狀或者球面形狀的一部分的形狀。因此，如圖28所示的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)將不僅是配置于距投射面最近的位置上的透鏡，而且將從距投射面最近的位置起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡，做成去掉了圖像光束不透射的區(qū)域的形狀，除傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的小型化、輕量化之外，還可以實(shí)現(xiàn)低成本化。因此，使用該傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)可以更恰當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)投射型圖像顯示裝置的小型化、輕量化、低成本化。如上述的圖28所示的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成，不論是用于具有如圖I 圖6所示的平面鏡的投射型圖像顯示裝置，還是用于不具有如圖7、圖8所示的平面鏡的投射型圖像顯示裝置，都可以實(shí)現(xiàn)投射型圖像顯示裝置的小型化、輕量化、低成本化。在此，使用圖29表示在具有平面鏡的投射型圖像顯示裝置具備如圖28所示的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的情況下，有效利用空間12并更好地進(jìn)行投射型圖像顯示裝置的小型化的例子。圖29表示具有平面鏡的投射型圖像顯示裝置的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的一部分、和平面鏡14、保持平面鏡的鏡保持部15、以及用于使鏡保持部15轉(zhuǎn)動(dòng)的支軸即鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13。在此，圖29的例中，做成了在相當(dāng)于圖28的空間12的空間設(shè)置有鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的結(jié)構(gòu)。圖29表示對(duì)圖像進(jìn)行投射時(shí)的平面鏡的位置，在將平面鏡收容于固定殼體上部時(shí)，通過(guò)使鏡保持部15以鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13為中心在圖示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)而將其收容。在具有如圖I 圖6所示的平面鏡的投射型圖像顯示裝置中，通過(guò)平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)·固定機(jī)構(gòu)4及鏡固定框的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5以及移動(dòng)機(jī)構(gòu)8、固定部6、固定部7而將平面鏡收容于固定殼體上部。即，通過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作和兩個(gè)滑動(dòng)動(dòng)作來(lái)變更平面鏡的位置。與此相對(duì)，在如圖29所示的結(jié)構(gòu)中，只是通過(guò)以鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13為中心的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作變更平面鏡構(gòu)成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸11的角度，可以進(jìn)行鏡位置的使用位置和收容位置的變更。即，在如圖29所示的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)由鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13和鏡保持部15構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)，可以用更簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)進(jìn)鏡位置的使用位置和收容位置的變更。此外，在圖29的例中，例如通過(guò)用一根金屬軸構(gòu)成鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13，實(shí)現(xiàn)了鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的保持精度的提高。假設(shè)在不使用如圖28所示的進(jìn)行了小型化的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置內(nèi)要配置單純由一根金屬軸構(gòu)成的鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸時(shí)，若不是將鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置配置于相當(dāng)于圖28的空間12的位置的投 射方向前方，或者相當(dāng)于空間12的位置的下方，則將造成傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的透鏡和位置的干擾。與此相對(duì)，圖29的例中，由于做成將鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13設(shè)置在相當(dāng)于圖28的空間12的空間，因而即使在用一根金屬軸構(gòu)成鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的情況下，也不必將鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13配置在相當(dāng)于空間12的位置的投射方向前方、相當(dāng)于空間12的位置的下方的空間，因而可防止固定殼體的大型化。S卩，根據(jù)如圖29所示的結(jié)構(gòu)，可以使具有平面鏡的投射型圖像顯示裝置更加適合小型化。另外，在上述的圖29的說(shuō)明中，將鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13配置于相當(dāng)于空間12的位置，但是如圖28所示，空間12包含使從距投射面最近的位置起連續(xù)配置，且被配置在不含傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸11的位置，并做成切去了關(guān)于該光軸對(duì)稱的非球面形狀或者球面形狀的一部分的形狀的多個(gè)透鏡所占的空間對(duì)于光軸11在對(duì)象位置翻轉(zhuǎn)的空間。因此，只要以下述的方式配置鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸13，至少可得到與上述的圖29的結(jié)構(gòu)同樣的效果，即從距投射面最近的位置起連續(xù)配置，且被配置在不含傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)的最多數(shù)的透鏡所共有的光軸11的位置，做成切去了關(guān)于該光軸對(duì)稱的非球面形狀或者球面形狀的一部分的形狀的多個(gè)透鏡所占據(jù)的空間與使光軸11在對(duì)象位置進(jìn)行翻轉(zhuǎn)的空間至少
一部分重疊。
權(quán)利要求
1.一種投射型圖像顯示裝置，其特征在于，包括 將圖像顯示元件的圖像放大投射于投射面的多個(gè)透鏡組成的透鏡組；和 用于使光路在第一透鏡與所述投射面之間反射的反射鏡， 所述透鏡組具備配置在距所述投射面最近的位置的第一透鏡， 透過(guò)所述第一透鏡的圖像光束的有效區(qū)域，不包含由所述透鏡組中至少不包括所述第一透鏡的多個(gè)透鏡所共有的光軸， 所述第一透鏡的畫(huà)面垂直方向有效區(qū)域上端，位于比所述反射鏡的畫(huà)面垂直方向有效區(qū)域下端靠上部的位置， 所述反射鏡相對(duì)于所述光軸具有規(guī)定的仰角。
2.如權(quán)利要求I所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 透過(guò)所述多個(gè)透鏡中從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡的圖像光束的有效區(qū)域，不包含由所述透鏡組中從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡以外的多個(gè)透鏡所共有的光軸。
3.如權(quán)利要求I或2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡的形狀為將不包含所述圖像光束的有效區(qū)域的部分的一部分切去的形狀。
4.如權(quán)利要求I或2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡具有關(guān)于所述光軸非軸對(duì)稱的形狀。
5.如權(quán)利要求I或2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡的形狀是關(guān)于透鏡有效面的中心軸非軸對(duì)稱的形狀，并且是將關(guān)于所述光軸對(duì)稱的非球面形狀的一部分切去的形狀。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 當(dāng)從所述第一透鏡到所述投射面的間隔為L(zhǎng)，屏幕畫(huà)面的對(duì)角尺寸為D時(shí)，滿足關(guān)系式2.O < D/L。
7.如權(quán)利要求I或2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述反射鏡具有能夠使所述仰角改變的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求I或2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 收容于構(gòu)成該投射型圖像顯示裝置的殼體的與投射面對(duì)置的面的畫(huà)面垂直方向最大覽度。
9.如權(quán)利要求I或2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 在所述反射鏡與所述光軸保持規(guī)定的角度而配置的情況下，在所述圖像顯示元件的顯示面方向上得到通過(guò)由所述反射鏡反射后的圖像光束而得到的放大圖像。
10.如權(quán)利要求I或2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述反射鏡具有能夠相對(duì)于所述光軸改變角度的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)， 在將所述反射鏡相對(duì)于所述光軸保持規(guī)定的角度配置的第一狀態(tài)下，在所述圖像顯示元件的顯示面方向上得到通過(guò)由所述反射鏡反射的圖像光束而得到的放大圖像，另一方面，在將所述反射鏡收容于投射型圖像顯示裝置的第二狀態(tài)下，在將所述光軸延長(zhǎng)的方向上得到該放大圖像。
11.如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于所述反射鏡具備能夠使其沿所述光軸移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求I或2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 還具備對(duì)所述反射鏡的轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)的裝置，具有根據(jù)所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)角校正投影圖像的畫(huà)面變形的圖像校正功能。
13.如權(quán)利要求I或2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 在所述反射鏡相對(duì)于所述光軸保持規(guī)定的角度e I而配置的情況下，在所述圖像顯示元件的顯示面方向上得到通過(guò)由所述反射鏡反射的圖像光束而得到的放大圖像，所述投射型圖像顯示裝置相對(duì)于與該放大圖像大致垂直的基準(zhǔn)平面傾斜9 2而配置，且所述0 1和0 2滿足關(guān)系I. 5≤0 2/ 0 I≤2. 5。
14.如權(quán)利要求2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡為將關(guān)于所述光軸對(duì)稱的非球面形狀或者球面形狀的一部分切去的形狀的透鏡， 具有能夠使所述反射鏡相對(duì)所述光軸改變角度的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)， 所述轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)具有保持所述反射鏡的反射鏡保持部；和成為使所述反射鏡保持部轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸， 所述反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸被配置為，使從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡所占的空間、與相對(duì)于所述光軸進(jìn)行翻轉(zhuǎn)后的空間至少一部分重疊。
15.如權(quán)利要求2或14所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡為塑料透鏡， 從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡中的至少I個(gè)透鏡的折射率為I. 8以上。
16.一種投射型圖像顯示裝置，其特征在于，包括 將圖像顯示元件的圖像放大投射于投射面的多個(gè)透鏡組成的透鏡組； 用于使光路在第一透鏡與所述投射面之間反射的反射鏡； 檢測(cè)所述反射鏡的轉(zhuǎn)角的檢測(cè)裝置；和 根據(jù)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)角校正投影圖像的畫(huà)面變形的圖像校正裝置， 所述透鏡組具備配置在距所述投射面最近的位置的第一透鏡， 透過(guò)所述第一透鏡的圖像光束的有效區(qū)域，不包含由所述透鏡組中至少不包括所述第一透鏡的多個(gè)透鏡所共有的光軸。
17.如權(quán)利要求16所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 透過(guò)所述多個(gè)透鏡中從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡的圖像光束的有效區(qū)域，不包含由所述透鏡組中從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡以外的多個(gè)透鏡所共有的光軸。
18.如權(quán)利要求16或17所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡的畫(huà)面垂直方向有效區(qū)域上端，位于比所述反射鏡的畫(huà)面垂直方向有效區(qū)域下端靠上部的位置， 所述反射鏡相對(duì)于所述光軸具有規(guī)定的仰角。
19.如權(quán)利要求16或17所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡的形狀為將不包含所述圖像光束的有效區(qū)域的部分的一部分切去的形狀。
20.如權(quán)利要求16或17所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡具有相對(duì)所述光軸非軸對(duì)稱的形狀。
21.如權(quán)利要求16或17所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡的形狀為關(guān)于透鏡有效面的中心軸非軸對(duì)稱的形狀，并且是將關(guān)于所述光軸對(duì)稱的非球面形狀的一部分切去的形狀。
22.如權(quán)利要求16至21中任一項(xiàng)所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 當(dāng)從所述第一透鏡到所述投射面的間隔為L(zhǎng)，屏幕畫(huà)面的對(duì)角尺寸為D時(shí)，滿足關(guān)系式.2.0 < D/L。
23.如權(quán)利要求16或17所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述反射鏡具有能夠使所述仰角改變的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)。
24.如權(quán)利要求16或17所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 收容于構(gòu)成該投射型圖像顯示裝置的殼體的與投射面對(duì)置的面的畫(huà)面垂直方向最大覽度。
25.如權(quán)利要求16或17所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 在所述反射鏡相對(duì)于所述光軸保持規(guī)定的角度配置的情況下，在所述圖像顯示元件的顯示面方向上得到通過(guò)由所述反射鏡反射的圖像光束而得到的放大圖像。
26.如權(quán)利要求16或17所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述反射鏡具有能夠相對(duì)于所述光軸改變角度的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)， 在將所述反射鏡相對(duì)于所述光軸保持規(guī)定的角度配置的第一狀態(tài)下，在所述圖像顯示元件的顯示面方向上得到通過(guò)由所述反射鏡反射的圖像光束而得到的放大圖像，另一方面，在將所述反射鏡收容于投射型圖像顯示裝置的第二狀態(tài)下，在將所述光軸延長(zhǎng)的方向上得到該放大圖像。
27.如權(quán)利要求23至26中任一項(xiàng)所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述反射鏡具備能夠使其沿所述光軸移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
28.如權(quán)利要求16或17所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 還具備對(duì)所述反射鏡的轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)的裝置，具有根據(jù)所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)角校正投影圖像的畫(huà)面變形的圖像校正功能。
29.如權(quán)利要求16或17所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 在所述反射鏡相對(duì)于所述光軸保持規(guī)定的角度e I配置的情況下，在所述圖像顯示元件的顯示面方向上得到通過(guò)由所述反射鏡反射的圖像光束而得到的放大圖像，所述投射型圖像顯示裝置相對(duì)于與該放大圖像大致垂直的基準(zhǔn)平面傾斜e 2而配置，且所述01和0 2滿足關(guān)系I. 5≤0 2/ 0 I≤2. 5。
30.如權(quán)利要求17所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡為將相對(duì)于所述光軸對(duì)稱的非球面形狀或者球面形狀的一部分切去的形狀的透鏡， 具備能夠使所述反射鏡相對(duì)于所述光軸的角度改變的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)， 所述轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)具有保持所述反射鏡的反射鏡保持部，和成為使所述反射鏡保持部轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸被配置為，使從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡所占的空間、與相對(duì)于所述光軸進(jìn)行翻轉(zhuǎn)后的空間至少一部分重疊。
31.如權(quán)利要求17或30所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡為塑料透鏡， 從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡中的至少I個(gè)透鏡的折射率為I. 8以上。
32.一種投射型圖像顯示裝置，其特征在于，包括 將圖像顯示元件的圖像放大投射的多個(gè)透鏡組成的透鏡組；和 將來(lái)自所述透鏡組的光束導(dǎo)向屏幕的平面反射鏡， 所述透鏡組具備配置在距投射面最近的位置的第一透鏡， 透過(guò)所述第一透鏡的圖像光束的有效區(qū)域，不包含由所述透鏡組中至少不包括所述第一透鏡的多個(gè)透鏡所共有的光軸， 所述平面反射鏡與所述光軸大致垂直。
33.如權(quán)利要求32所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 透過(guò)所述多個(gè)透鏡中從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡的圖像光束的有效區(qū)域，不包含由所述透鏡組中從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡以外的多個(gè)透鏡所共有的光軸。
34.如權(quán)利要求32或33所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡的畫(huà)面垂直方向有效區(qū)域上端，位于比所述平面反射鏡的畫(huà)面垂直方向有效區(qū)域下端靠上部的位置。
35.如權(quán)利要求32或33所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡的形狀為將不包含該第一透鏡的光軸和所述圖像光束的有效區(qū)域的部分的一部分切去的形狀。
36.如權(quán)利要求32或33所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡具有關(guān)于所述光軸非軸對(duì)稱的形狀。
37.如權(quán)利要求32或33所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡的形狀為關(guān)于透鏡有效面的中心軸非軸對(duì)稱的形狀，并且是將關(guān)于所述光軸對(duì)稱的非球面形狀的一部分切去的形狀。
38.如權(quán)利要求32至36中任一項(xiàng)所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 當(dāng)從所述第一透鏡到所述投射面的間隔為L(zhǎng)，屏幕畫(huà)面的對(duì)角尺寸為D時(shí)，滿足關(guān)系式2.0 < D/L。
39.如權(quán)利要求32或33所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述平面反射鏡具有能夠使所述仰角改變的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)。
40.如權(quán)利要求32或33所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 收容于構(gòu)成該投射型圖像顯示裝置的殼體的與投射面對(duì)置的面的畫(huà)面垂直方向最大覽度。
41.如權(quán)利要求32或33所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 在所述平面反射鏡相對(duì)于所述光軸保持規(guī)定的角度配置的情況下，在所述圖像顯示元件的顯示面方向上得到通過(guò)由所述平面反射鏡反射的圖像光束而得到的放大圖像。
42.如權(quán)利要求32或33所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 在將所述平面反射鏡相對(duì)于所述光軸保持規(guī)定的角度配置的第一狀態(tài)下，在所述圖像顯示元件的顯示面方向上得到通過(guò)由所述平面反射鏡反射后的圖像光束而得到的放大圖像， 在將所述平面反射鏡收容于投射型圖像顯示裝置的第二狀態(tài)下，在將所述光軸延長(zhǎng)的方向上得到該放大圖像。
43.如權(quán)利要求38至41中任一項(xiàng)所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述平面反射鏡具備能夠使其沿所述光軸移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
44.如權(quán)利要求32或33所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 還具備對(duì)所述平面反射鏡的轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)的裝置，具有根據(jù)所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)角校正投影圖像的畫(huà)面變形的圖像校正功能。
45.如權(quán)利要求32或33所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 在所述平面反射鏡相對(duì)于所述光軸保持規(guī)定的角度9 I配置的情況下，在所述圖像顯示元件的顯示面方向上得到通過(guò)由所述平面反射鏡反射的圖像光束而得到的放大圖像，所述投射型圖像顯示裝置相對(duì)于與該放大圖像大致垂直的基準(zhǔn)平面傾斜9 2而配置，且所述0 I和0 2滿足關(guān)系I. 5≤0 2/ 0 I≤2. 5。
46.如權(quán)利要求33所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡為將關(guān)于所述光軸對(duì)稱的非球面形狀或者球面形狀的一部分切去的形狀的透鏡， 具備能夠使所述平面反射鏡相對(duì)于所述光軸的角度改變的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)， 所述轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)具有保持所述平面反射鏡的反射鏡保持部，和成為使所述反射鏡保持部轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸， 所述反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸被配置為，使從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡所占的空間、與相對(duì)于所述光軸進(jìn)行翻轉(zhuǎn)后的空間至少一部分重疊。
47.如權(quán)利要求34或35所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡為塑料透鏡， 從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡中的至少I個(gè)透鏡的折射率為I. 8以上。
48.一種投射型圖像顯示裝置，其特征在于，包括 將圖像顯示元件的圖像放大投射的多個(gè)透鏡組成的透鏡組， 所述透鏡組具備配置于在光學(xué)上距投射面最近的位置的第一透鏡， 所述第一透鏡的形狀為將不包含圖像光束的有效區(qū)域的部分的一部分切去的形狀，透過(guò)所述第一透鏡的圖像光束的有效區(qū)域，不包含由所述透鏡組中至少不包括所述第一透鏡的多個(gè)透鏡所共有的光軸， 被放大投射的放大圖像的垂直方向下端位于比所述光軸靠上方的位置， 當(dāng)所述光軸與所述放大圖像的垂直方向下端的距離為S，從所述第一透鏡到所述投射面的間隔設(shè)為L(zhǎng)，所述投射面的對(duì)角尺寸設(shè)為D時(shí)，滿足關(guān)系式S < L且2. O < D/L。
49.如權(quán)利要求47所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 透過(guò)所述多個(gè)透鏡中從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡的圖像光束的有效區(qū)域，不包含由所述透鏡組中從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡以外的多個(gè)透鏡所共有的光軸。
50.如權(quán)利要求47或48所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡具有關(guān)于所述光軸非軸對(duì)稱的形狀。
51.如權(quán)利要求47或48所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡的形狀為關(guān)于透鏡有效面的中心軸非軸對(duì)稱的形狀，并且是將關(guān)于所述光軸對(duì)稱的非球面形狀的一部分切去的形狀。
52.如權(quán)利要求47或48所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 具備用于使光路在所述第一透鏡與所述投射面之間反射的反射鏡， 所述第一透鏡的畫(huà)面垂直方向有效區(qū)域上端，位于比所述反射鏡的畫(huà)面垂直方向有效區(qū)域下端靠上部的位置，所述反射鏡相對(duì)于所述光軸具有規(guī)定的仰角。
53.如權(quán)利要求51所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述反射鏡具有能夠使所述仰角改變的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)。
54.如權(quán)利要求51或52所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 具備用于使光路在所述第一透鏡與所述投射面之間反射的反射鏡， 在所述反射鏡相對(duì)于所述光軸保持規(guī)定的角度配置的情況下，在所述圖像顯示元件的顯示面方向上得到通過(guò)由所述反射鏡反射的圖像光束而得到的放大圖像。
55.如權(quán)利要求51或52所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 具備用于使光路在所述第一透鏡與所述投射面之間反射的反射鏡， 所述反射鏡具有能夠相對(duì)于所述光軸改變角度的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)， 在將所述反射鏡相對(duì)于所述光軸保持規(guī)定的角度配置的第一狀態(tài)下，在所述圖像顯示面方向上得到通過(guò)由所述反射鏡反射后的圖像光束而得到的放大圖像，另一方面，在將所述反射鏡收容于投射型圖像顯示裝置的第二狀態(tài)下，在將所述光軸延長(zhǎng)的方向上得到該放大圖像。
56.如權(quán)利要求51或52所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡的畫(huà)面垂直方向有效區(qū)域上端，位于比該反射鏡的畫(huà)面垂直方向有效區(qū)域下端靠上部的位置。
57.如權(quán)利要求51至55中任一項(xiàng)所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述反射鏡具備能夠使其沿所述光軸移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
58.如權(quán)利要求47或48所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 收容于構(gòu)成該投射型圖像顯示裝置的殼體的與投射面對(duì)置的面的畫(huà)面垂直方向最大覽度。
59.如權(quán)利要求51或52所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 還具備對(duì)所述反射鏡的轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)的裝置，具有根據(jù)所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)角校正投影圖像的畫(huà)面變形的圖像校正功能。
60.如權(quán)利要求47或48所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 具備用于使光路在所述第一透鏡與所述投射面之間反射的反射鏡， 在所述反射鏡相對(duì)于所述光軸保持規(guī)定的角度e I配置的情況下，在所述圖像顯示面方向上得到通過(guò)由所述反射鏡反射的圖像光束而得到的放大圖像，所述投射型圖像顯示裝置相對(duì)于與該放大圖像大致垂直的基準(zhǔn)平面傾斜0 2而配置，且所述0 1和0 2滿足關(guān)系式 I. 5 彡 0 2/ 0 I 彡 2. 5。
61.如權(quán)利要求48或59所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于 所述第一透鏡為塑料透鏡， 從所述第一透鏡起連續(xù)配置的規(guī)定數(shù)量的多個(gè)透鏡中的至少I個(gè)透鏡的折射率為I. 8以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)及使用該光學(xué)系統(tǒng)的投射型圖像顯示裝置，在也能夠?qū)崿F(xiàn)包含超短投射距離的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)且具備平面鏡的結(jié)構(gòu)的投射型圖像顯示裝置中，消除了傾斜投射造成的梯形變形，且聚焦性能良好的小型且緊湊的固定。該投射型圖像顯示裝置具備由多個(gè)透鏡構(gòu)成的傾斜投射光學(xué)系統(tǒng)，配置于距投射面最近的位置上的透鏡，光束透過(guò)的圖像垂直方向有效區(qū)域被配置在上述多個(gè)透鏡的光軸中不含最多數(shù)的透鏡所共有的光軸的位置，在該透鏡和投射面之間配置有相對(duì)于光軸保持規(guī)定的角度的光路反射平面鏡，在圖像顯示面方向上得到通過(guò)被該平面鏡反射后的圖像光束而得到的放大圖像。
文檔編號(hào)G03B21/10GK102662297SQ201210110618
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者小倉(cāng)直之, 平田浩二, 谷津雅彥 申請(qǐng)人:日立民用電子株式會(huì)社