DE112012005021T5

DE112012005021T5 - Optisches Projektionssystem und Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE112012005021T5
Application number: DE112012005021.5T
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Electric Corp. Kuwata Muneharu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2032-11-28
Also published as: WO2013080953A1; JPWO2013080953A1; CN103959126B; TWI491910B; JP5615449B2; US9261758B2; US20140340654A1; CN103959126A; TW201339629A; DE112012005021B4

Abstract

Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung mit einer Anzeigeeinrichtung (3) und einem optischen Projektionssystem (100). Das optische Projektionssystem (100) weist eine erste Linsengruppe (1) mit einer insgesamt positiven Brechkraft, und eine zweite Linsengruppe (2) mit einer insgesamt negativen Brechkraft auf. Die zweite Linsengruppe (2) weist eine erste Linse (21) und eine zweite Linse (22) auf, in einer Reihenfolge von der Anzeigeeinrichtungs-Seite her, wobei beide negative Brechkräfte aufweisen. Wenn die erste Linse (21) in Richtung der Anzeigeeinrichtung (3) bewegt wird, und die zweite Linse (22) von der Anzeigeeinrichtung (3) wegbewegt wird, in Bezug auf Positionen der ersten Linse (21) und der zweiten Linse (22) in einer Richtung der optischen Achse, wenn eine Bildfläche planar ist, gelangt eine Fokusposition des Peripherielichts näher zu dem optischen Projektionssystem (100) in der Richtung der optischen Achse heran als eine Fokusposition des Achsenlichts, und die Bildfläche wird zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav gemacht. Wenn die erste Linse (21) von der Anzeigeeinrichtung (3) wegbewegt wird, und die zweite Linse (22) in Richtung der Anzeigeeinrichtung (3) bewegt wird, gelangt ferner die Fokusposition des Achsenlichts näher zu dem optischen Projektionssystem (100) in der Richtung der optischen Achse heran als die Fokusposition des Peripherielichts, und die Bildfläche wird zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konvex gemacht. Auf diese Weise wird eine Krümmung der Bildfläche verändert, die durch das optische Projektionssystem (100) gebildet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Bild auf einer ebenen Fläche, einer gekrümmten Fläche oder dergleichen anzuzeigen, und bezieht sich auf ein optisches Projektionssystem der Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung.
Stand der Technik
Auf dem Gebiet der Bildanzeigevorrichtung wurde konventionell studiert, ein Bild auf eine gekrümmte Fläche zu projizieren, um ein hochrealistisches Gefühl zu erzeugen. In jüngster Zeit besteht im Lichte einer Bildanzeigevorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeug eine Nachfrage für eine Bildanzeigevorrichtung, die zum Anzeigen eines Bildes auf einer gekrümmten Fläche eingerichtet ist, um so dem Innenraum des Fahrzeugs zu entsprechen.
In dieser Hinsicht haben Bildanzeigevorrichtungen, die einen Flüssigkristall oder eine organische EL (Elektroluminiszenz) verwenden, Schwierigkeiten beim Anzeigen eines Bilds auf einer gekrümmten Fläche, mit Ausnahme einer zylindrischen Fläche, wegen Einschränkungen bei der Herstellung. Im Gegensatz dazu ist eine Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung dazu geeignet, ein Bild auf einer gekrümmten Fläche anzuzeigen, die sich von einer zylindrischen Fläche unterscheidet, und ist daher von Vorteil bei der maßgeblichen Verbesserung eines Gestaltungsfreiheitsgrads des Innenraums des Fahrzeugs.
Beispielsweise Patentdokument 1 offenbart eine Projektionsvorrichtung, die ein zweidimensionales Bild eines Objekts auf eine Halbkugelfläche projiziert.
Dokument aus dem Stand der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische veröffentlichte Patentanmeldung Nummer 2006-330353 (siehe 1 und 15)

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Bei der Projektionsvorrichtung, die in Patentdokument 1 offenbart ist, ist eine gekrümmte Fläche auf einem Bildschirm jedoch auf einen Bereich einer Brennweite in Bezug auf die Halbkugelfläche beschränkt. Daher ist es, wenn eine benötigte Bildschirmform verändert wird, notwendig, eine exklusive Projektionsvorrichtung bereitzustellen, die der benötigten Bildschirmform entspricht, und daher besteht ein Mangel an Flexibilität.
Die vorliegende Erfindung ist dazu vorgesehen, die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet ist, sich an Bildschirme mit unterschiedlichen Formen anzupassen.
Mittel zum Lösen des Problems
Eine Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Anzeigeeinrichtung auf, die Bildlicht erzeugt, und ein optisches Projektionssystem, welches das Bildlicht, das durch die Anzeigeeinrichtung erzeugt wird, mit vergrößerter Skala auf einen Bildschirm projiziert. Das optische Projektionssystem weist eine erste Linsengruppe mit einer insgesamt positiven Brechkraft bzw. Brechkraft (”power”), und eine zweite Linsengruppe mit einer insgesamt negativen Brechkraft bzw. Brechkraft („power”) auf. Die zweite Linsengruppe weist eine erste Linse und eine zweite Linse auf, in einer Reihenfolge von der Anzeigeeinrichtungs-Seite her, und sowohl die erste Linse als auch die zweite Linse weisen negative Brechkräfte auf. Aus dem Bildlicht, wird Licht, das von einem Schnittbereich zwischen der Anzeigeeinrichtung einer optischen Achse des optischen Projektionssystems emittiert wird, als Achsenlicht („on-axis light”), und Licht, das von einer Peripherie der Anzeigeeinrichtung emittiert wird, als Peripherielicht bezeichnet. Wenn die erste Linse in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird und die zweite Linse von der Anzeigeeinrichtung wegbewegt wird, in Bezug auf Positionen der ersten Linse und der zweiten Linse in einer Richtung der optischen Achse, wenn eine Bildfläche planar ist, nähert sich eine Fokusposition des Peripherielichts in der Richtung der optischen Achse dem optischen Projektionssystem näher an als eine Fokusposition des Achsenlichts, und die Bildfläche wird zu der optischen Projektionssystemseite hin konkav gemacht. Wenn die erste Linse von der Anzeigeeinrichtung wegbewegt wird, und die zweite Linse in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird, in Bezug auf die Positionen der ersten Linse und der zweiten Linse in der Richtung der optischen Achse, nähert sich, wenn die Bildfläche planar ist, die Fokusposition des Achsenlichts in der Richtung der optischen Achse dem optischen Projektionssystem näher an als die Fokusposition des Peripherielichts, und die Bildfläche wird zu der optischen Projektionssystemseite hin konvex gemacht. Eine Krümmung der Bildfläche, die durch das optische Projektionssystem gebildet wird, wird verändert, indem die Bildfläche konvex und konkav gemacht wird.
Ferner weist eine Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Anzeigeeinrichtung auf, die Bildlicht erzeugt, und ein optisches Projektionssystem, welches das durch die Anzeigeeinrichtung erzeugte Bildlicht in einem vergrößerten Maßstab auf einen Bildschirm projiziert. Das optische Projektionssystem weist eine erste Linsengruppe mit mindestens einer Linse und einer insgesamt positiven Brechkraft auf, und eine zweite Linsengruppe mit mindestens einer Linse und einer insgesamt negativen Brechkraft, in einer Reihenfolge von der Anzeigeeinrichtungsseite her. Eine Krümmung einer Bildfläche, die durch das optische Projektionssystem gebildet wird, wird verändert, indem mindestens eine Linse unter den jeweiligen Linsen, welche die erste Linsengruppe und die zweite Linsengruppe bilden, in einer Richtung einer optischen Achse eingestellt wird. Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystemseite hin konkav ist, ist eine Fokusposition von Achsenlicht auf einer Seite angeordnet, die zu der zweiten Linse entgegengesetzt ist, in Bezug auf eine Fokusposition des Achsenlichts, wenn die Bildfläche planar ist. Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystemseite hin konvex ist, ist die Fokusposition des Achsenlichts auf derselben Seite wie die zweite Linse angeordnet, in Bezug auf die Fokalposition des Achsenlichts, wenn die Bildfläche planar ist.
Ein optisches Projektionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Projektionssystem, das Bildlicht, welches durch eine Anzeigeeinrichtung erzeugt wird, in einem vergrößerten Maßstab auf einen Bildschirm projiziert. Das optische Projektionssystem weist eine erste Linsengruppe mit einer insgesamt positiven Brechkraft auf und eine zweite Linsengruppe mit einer insgesamt negativen Brechkraft. Die zweite Linsengruppe weist eine erste Linse und eine zweite Linse auf, in einer Reihenfolge von der Anzeigeeinrichtungsseite her, und sowohl die erste Linse als auch die zweite Linse haben negative Brechkräfte. Unter dem Bildlicht wird Bildlicht, das von einer Schnittstelle zwischen der Anzeigeeinrichtung und einer optischen Achse des optischen Projektionssystems emittiert wird, als Achsenlicht („on-axis light”) bezeichnet, und Licht, das von einer Peripherie der Anzeigeeinrichtung emittiert wird, wird als Peripherielicht bezeichnet. Wenn die erste Linse in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird, und die zweite Linse von der Anzeigeeinrichtung wegbewegt wird, in Bezug auf Positionen der ersten Linse und der zweiten Linse in einer Richtung der optischen Achse, wenn eine Bildfläche planar ist, nähert sich eine Fokusposition des Peripherielichts in der Richtung der optischen Achse näher an das optische Projektionssystem an („becomes closer”), als eine Fokusposition des Achsenlichts, und die Bildfläche wird zu der optischen Projektionssystemseite hin konkav. Wenn die erste Linse von der Anzeigeeinrichtung wegbewegt wird, und die zweite Linse in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird, in Bezug auf die Positionen der ersten Linse und der zweiten Linse in der Richtung der optischen Achse, wenn die Bildfläche planar ist, gelangt die Fokusposition des Achsenlichts in der Richtung der optischen Achse näher zu dem optischen Projektionssystem heran als die Fokusposition des Peripherielichts, und die Bildfläche wird zu der optischen Projektionssystemseite hin konvex. Eine Krümmung der Bildfläche, die durch das optische Projektionssystem gebildet wird, wird durch „konvex und konkav machen” der Bildfläche verändert.
Ferner ist ein optisches Projektionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ein optisches Projektionssystem, das Bildlicht, welches von einer Anzeigeeinrichtung erzeugt wird, in einem vergrößerten Maßstab auf einen Bildschirm projiziert. Das optische Projektionssystem weist eine erste Linsengruppe mit mindestens einer Linse und einer insgesamt positiven Brechkraft auf, und eine zweite Linsengruppe mit mindestens einer Linse und einer insgesamt negativen Brechkraft, in einer Reihenfolge von der Anzeigeeinrichtungsseite her. Eine Krümmung einer Bildfläche, die durch das optische Projektionssystem gebildet wird, wird verändert, indem mindestens eine Linse und der jeweiligen Linsen, welche die erste Linsengruppe und die zweite Linsengruppe bilden, in einer Richtung einer optischen Achse eingestellt wird. Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystemseite hin konkav ist, ist eine Fokusposition von Achsenlicht auf einer Seite angeordnet, die zu der zweiten Linse in Bezug auf eine Fokusposition des Achsenlichts, wenn die Bildfläche planar ist, entgegengesetzt ist. Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystemseite hin konvex ist, ist die Fokusposition des Achsenlichts auf derselben Seite wie die zweite Linse angeordnet, in Bezug auf die Fokusposition des Achsenlichts, wenn die Bildfläche planar ist.
Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein optisches Projektionssystem und eine Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung bereitgestellt werden, die dazu geeignet sind, sich an unterschiedliche Bildschirmformen anzupassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das eine Ausbildung einer Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2(a), 2(b) und 2(c) sind Diagramme, die Betätigungen zeigen, bei denen ein optisches Projektionssystem gemäß Ausführungsform 1 Bildlicht auf Bildschirme mit einer planaren Form, einer konkaven Form und einer konvexen Form projiziert.
3 ist ein Diagramm, das ein Ausbildungsbeispiel einer Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeug zeigt, welches das optische Projektionssystem gemäß Ausführungsform 1 verwendet.
4 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5(a), 5(b) und 5(c) sind Diagramme, die Betätigungen zeigen, bei denen ein optisches Projektionssystem gemäß Ausführungsform 2 Bilder auf Bildschirme mit einer planaren Form, einer konkaven Form und einer konvexen Form projiziert.
6 ist ein Diagramm, das einen konvergierenden bzw. konvergenten Zustand von Achsenlicht bei Ausführungsform 2 zeigt.
7 ist ein Diagramm, das einen konvergierenden bzw. konvergenten Zustand von Peripherielicht bei Ausführungsform 2 zeigt.
8(a) ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Fokusposition, einem zulässigen Zerstreuungskreis und einer Fokustiefe bzw. Schärfentiefe („focal depth”) des Achsenlichts schematisch zeigt, und 8(b) ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Fokusposition, einem zulässigen Zerstreuungskreis, und einer Fokustiefe bzw. Schärfentiefe („focal depth”) des Peripherielichts schematisch zeigt.
9 ist ein Diagramm zum Illustrieren der Fokustiefe.
10 ist ein Diagramm zum Illustrieren der Fokustiefe und einer Bildschirmform.
11A ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm zeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 2 eine planare Form hat.
11B ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm zeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 2 eine konkave Form aufweist.
11C ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm zeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 2 eine konvexe Form aufweist.
12 ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm eines Vergleichsbeispiels in Bezug auf Ausführungsform 1 zeigt.
13 ist ein Diagramm, das eine Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung gemäß Ausführungsform 3 zeigt.
14(a), 14(b) und 14(c) sind Diagramme, die Betätigungen zeigen, bei denen ein optisches Projektionssystem gemäß Ausführungsform 3 Bilder auf Bildschirme mit einer planaren Flächenform, einer konkaven Fläche und einer konvexen Form projiziert.
15 ist ein Diagramm, das einen konvergierenden Zustand von Achsenlicht bei Ausführungsform 3 zeigt.
16 ist ein Diagramm, das einen konvergierenden Zustand von Peripherielicht bei Ausführungsform 3 zeigt.
17 ist ein Diagramm, das Betätigungen zeigt, bei denen das optische Projektionssystem gemäß Ausführungsform 3 Bilder auf die Bildschirme mit der planaren Form, der konkaven Form und der konvexen Form projiziert, auf eine überlappende Weise.
18A ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm zeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 3 die planare Form aufweist.
18B ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm zeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 3 eine konkave Form aufweist.
18C ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm zeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 3 eine konvexe Form aufweist.
19 ist ein Diagramm, das eine Ausbildung einer Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
20(a), 20(b) und 20(c) sind Diagramme, die Betätigungen zeigen, bei denen ein optisches Projektionssystem gemäß Ausführungsform 4 Bilder auf Bildschirme mit einer planaren Form, einer konkaven Form und einer konvexen Form projiziert.
21 ist ein Vergleichsdiagramm, das eine Verzerrung eines projizierten Bildes auf dem Bildschirm zeigt.
22(a) ist ein Diagramm, das einen konvergierenden Zustand von Achsenlicht bei Ausführungsform 4 zeigt, und 22(b) ist ein Vergleichsdiagramm.
23(a) ist ein Diagramm, das einen konvergierenden Zustand des Achsenlichts bei Ausführungsform 4 zeigt, und 23(b) ist ein Vergleichsbeispiel.
24(a) ist ein Diagramm, das einen konvergierenden Zustand von Peripherielicht bei Ausführungsform 4 zeigt, und 24(b) ist ein Vergleichsdiagramm.
25(a) ist ein Diagramm, das einen konvergierenden Zustand des Peripherielichts bei Ausführungsform 4 zeigt, und 25(b) ist ein Vergleichsdiagramm.
26 ist ein Diagramm, das Betätigungen zeigt, bei denen das optische Projektionssystem gemäß Ausführungsform 4 Bilder auf die Bildschirme mit der planaren Form, der konkaven Form und der konvexen Form projiziert, auf eine überlappende Weise.
27 ist ein Diagramm, das eine Verzerrung eines projizierten Bildes auf dem Bildschirm bei Ausführungsform 4 zeigt.
28A ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm zeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 4 die planare Form aufweist.
28B ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm zeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 4 die konkave Form aufweist.
28C ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm zeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 4 die konvexe Form aufweist.
29 ist ein Diagramm, das eine Ausbildung einer Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
30(a), 30(b) und 30(c) sind Diagramme, die Betätigungen zeigen, bei denen ein optisches Projektionssystem gemäß Ausführungsform 5 Bilder auf Bildschirme mit einer planaren Form, einer konkaven Form und einer konvexen Form projiziert.
31(a) und 31(b) sind Diagramme, die einen konvergierenden Zustand von Achsenlicht bei Ausführungsform 5 zeigen.
32(a) und 32(b) sind Diagramme, die einen konvergierenden Zustand von Peripherielicht bei Ausführungsform 5 zeigen.
33 ist ein Diagramm, das eine Verzerrung eines projizierten Bildes auf dem Bildschirm bei Ausführungsform 5 zeigt.
34 ist ein Diagramm, das Betätigungen zeigt, bei denen das optische Projektionssystem gemäß Ausführungsform 5 Bilder auf die Bildschirme mit der planaren Form, der konkaven Form und der konvexen Form projiziert, auf eine überlappende Weise.
35A ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm zeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 5 die planare Form aufweist.
35B ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm zeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 5 die konkave Form aufweist.
35C ist ein Diagramm, das ein Spotdiagramm aufzeigt, wenn der Bildschirm bei Ausführungsform 5 die konkave Form aufweist.
Ausführungsbeispiele zum Ausführen der Erfindung
Ausführungsform 1.
1 ist ein Diagramm, das eine Ausbildung einer Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 10 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 10, die in 1 gezeigt ist, weist ein optisches Beleuchtungssystem 101 auf, das Licht emittiert, eine Anzeigeeinrichtung 3, die das von dem optischen Beleuchtungssystem 101 emittierte Licht empfängt und Bildlicht emittiert, und ein optisches Projektionssystem 100, welches das von der Anzeigeeinrichtung 3 emittierte Bildlicht in einem vergrößerten Maßstab auf einen Bildschirm 5 projiziert.
Das optische Beleuchtungssystem 101 weist eine Lichtquelle 6, ein Lichtvereinheitlichungselement 7, das eine Intensitätsverteilung von Licht, das von einer Lichtquelle 6 emittiert wird in einem Querschnitt senkrecht zu einer optischen Achse vereinheitlicht, und ein optisches Beleuchtungselement (das heißt ein optisches Übertragungselement („relay optical element”)) 8, welches das von dem Lichtvereinheitlichungselement 7 emittierte Licht zu der Anzeigeeinrichtung 3 führt.
Die Lichtquelle 6 ist beispielsweise aus einer Ultrahochdruckquecksilberlampe, einer LED (leuchtemittierenden Diode), einem Laser oder dergleichen aufgebaut. Das Lichtvereinheitlichungselement 7 ist beispielsweise aus einem Stabintegrator („rod integrator”) in der Form einer rechteckigen Säule, einer hohlen Lichtleitung, einem Fliegenaugenintegrator („fly-eye integrator”) oder dergleichen aufgebaut. Das optische Beleuchtungselement 8 ist dazu eingerichtet, einen vorgegebenen Bereich der Anzeigeeinrichtung 3 in einem vorgegebenen Winkel mit Licht zu bestrahlen, das eine durch das Lichtvereinheitlichungselement 7 vereinheitlichte Intensitätsverteilung aufweist. Das optische Beleuchtungselement 8 ist beispielsweise aus einer Linse, einem Spiegel oder dergleichen aufgebaut.
Die Anzeigeeinrichtung 3 ist beispielsweise aus einem DLP (digital light processing) Chip, einem Transmissionstyp-Flüssigkeitskristall, einem Reflexionstyp-Flüssigkeitskristall oder dergleichen aufgebaut.
Das optische Projektionssystem 100 weist eine erste Linsengruppe 1 mit einer insgesamt positiven Brechkraft, und eine zweite Linsengruppe 2 mit einer insgesamt negativen Brechkraft auf. Bezugszeichen 4 bezeichnet eine optische Achse des optischen Projektionssystems 100. Die optische Achse 4 definiert eine optische Achse der gesamten Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 10. Hier ist das optische Projektionssystem 100 dazu ausgebildet, auf der Anzeigeeinrichtungs-3-Seite im Wesentlichen telezentrisch zu sein.
Die erste Linsengruppe 1 weist eine Linse 11 und eine Linse 12 auf, die jeweils positive Brechkräfte aufweisen. Die zweite Linsengruppe 2 weist eine Linse 21 (das heißt eine erste Linse) und eine Linse 22 (das heißt eine zweite Linse) auf, die jeweils negative Brechkräfte aufweisen. Eine Pupille bzw. Sehloch P („pupil P”) ist zwischen der Linse 11 und der Linse 12 vorgesehen.
Die Linse 21 und Linse 22 der zweiten Linsengruppe 2 sind jeweils in einer Richtung der optischen Achse bewegbar (das heißt einer Richtung der optischen Achse 4). In diesem Zusammenhang wird der Begriff „bewegbar” so verwendet, dass er Positionen der Linse 21 und Linse 22 als jeweils in der Richtung der optischen Achse einstellbar bezeichnet. Die Positionen der Linse 21 und Linse 22 sind jeweils eingestellt und festgelegt, um so eine gewünschte Bildfläche zu formen, wie nachstehend beschrieben.
Der Bildschirm 5 ist beispielsweise eine Kombination au einem Fresnelbildschirm, der das durch das optische Projektionssystem 100 projizierte Bild in Richtung eines Betrachters ablenkt, und einer linsenförmigen Linse, die zum Aufweiten eines Betrachtungswinkels geeignet ist und beispielsweise aufgebaut ist durch Anordnen einer großen Anzahl an halbzylindrischen Linsen. In diesem Zusammenhang ist eine Größe des Bildschirms 5 beispielsweise 10 Zoll (221 mm × 125 mm) bis 20 Zoll (443 mm × 249 mm), aber ist nicht hierauf beschränkt.
Die Intensitätsverteilung des von der Lichtquelle 6 emittierten Lichts wird vereinheitlicht, und eine Strahlenform des Lichts wird in Übereinstimmung mit einer Form der Anzeigeeinrichtung 3 geformt, sodass Beleuchtungslicht erzeugt wird. Das Beleuchtungslicht fällt auf die Anzeigeeinrichtung 3 ein. Das auf die Anzeigeeinrichtung 3 eingestrahlte Licht wird räumlich durch die Anzeigeeinrichtung 3 moduliert, und das Bildlicht wird erzeugt. Das durch die Anzeigeeinrichtung 3 erzeugte Bildlicht wird durch das optische Projektionssystem 100 in einem vergrößerten Maßstab projiziert, und ein Bild wird auf dem Bildschirm 5 angezeigt.
Wenn der DLP-Chip als die Anzeigeeinrichtung 3 verwendet wird, kann ein Totalreflexionsprisma zwischen der Anzeigeeinrichtung 3 und der Linse 11 angeordnet sein, um einen Lichtflecken des Beleuchtungslicht zum Beleuchten der Anzeigeeinrichtung 3 und einen Lichtfleck des Bildlichts, das durch die Anzeigeeinrichtung 3 erzeugt wird, zu trennen. Wenn der Reflexionstyp-Flüssigkeitskristall als die Anzeigeeinrichtung 3 verwendet wird, kann ein Polarisationsprisma oder eine Drahtgitterpolarisationsplatte angeordnet sein, zum Beispiel zwischen der Anzeigeeinrichtung 3 und der Linse 11, um den Lichtfleck des Bildlichts und den Lichtpfad des Bildlichts zu trennen. Es ist auch möglich, ein Dreiplattenverfahren zu verwenden, bei dem drei Anzeigeeinrichtungen 3 verwendet werden, und Bildlichter, die durch die jeweiligen Anzeigeeinrichtungen 3 erzeugt werden, unter Verwendung eines X-Prismas (das heißt eines dichroitischen Prismas) synthetisiert werden.
Im Allgemeinen muss ein optisches Projektionssystem, das bei der Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung eingesetzt wird, einen breiten Ansichtswinkel aufweisen, um eine Projektionsdistanz zu verkürzen. Daher werden bei dem optischen Projektionssystem 100 die erste Linsengruppe 1 mit einer positiven Brechkraft zum Bündeln des Bildlichts von der Anzeigeeinrichtung 3 und die zweite Linsengruppe 2 mit einer negativen Brechkraft zum Ausweiten des Ansichtswinkels in einer Reihenfolge von der Anzeigeinrichtungs-3-Seite her angeordnet.
Das durch die Anzeigeeinrichtung 3 erzeugte Bildlicht wird durch die Linse 12 mit einer positiven Brechkraft gebrochen und gebündelt, und die Pupille P („pupil P”) wird gebildet. Das von der Pupille P divergierte Licht wird durch die Linse 12 mit positiver Brechkraft gebrochen und konvergiert. Das Licht von der Linse 12 wird zu einem großen Teil durch die Linse 21 und Linse 22 der zweiten Linsengruppe 2 aufgeweitet. Um eine Verzerrung bei dem breiten Blickwinkel zu korrigieren, ist es bevorzugt, dass die Linse 22 mit einer großen Lichtstrahlhülle von der optischen Achse 4 eine asymmetrische Fläche aufweist.
2 ist ein Diagramm zum Illustrieren von Funktionen des optischen Projektionssystems 100. 2(a) zeigt einen Fall, bei dem das Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf einen Bildschirm 51 mit einer planaren Form projiziert wird. 2(b) zeigt einen Fall, bei dem das Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf einen Bildschirm 52 mit einer konkaven Form auf der optischen Projektionssystem-100-Seite projiziert wird. 2(c) zeigt einen Fall, bei dem das Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf einen Bildschirm 53 mit einer konvexen Form auf der optischen Projektionssystem-100-Seite projiziert wird.
Bei dieser Ausführungsform werden die Linse 21 und sie Linse 22 der zweiten Linsengruppe 2 in der Richtung der optischen Achse gemäß den Formen des Bildschirms 5 (planar, konkav und konvex) eingestellt. Daher sind die Formen der Linsen über die 2(a), 2(b) und 2(c) hinweg dieselben, aber ein Abstand (Aa, Ab, Ac) zwischen der Linse 12 und der Linse 21 und ein Abstand (Ba, Bb, Bb) zwischen der Linse 21 und der Linse 22 verändern sich.
In 2(a) wird von einem Schnittbereich zwischen der Anzeigeeinrichtung 3 und der optischen Achse 4 emittiertes Licht (als Achsenlicht bezeichnet) durch die erste Linsengruppe 1 gebrochen, und fällt dann auf die Linse 21 der zweiten Linsengruppe 2 ein. Ein Divergenzwinkel des von der Linse 21 emittierten Achsenlichts (der mit einem Divergenzwinkel des Achsenlichts, das auf die Linse 22 einfällt, identisch ist) wird als u2a ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Achsenlichts, das von der Linse 22 emittiert wird, wird als u3a ausgedrückt.
In 2(a) wird von einer Peripherie der Anzeigeeinrichtung 3 emittiertes Licht (als Peripherielicht bezeichnet) durch die erste Linsengruppe 1 gebrochen, und fällt dann auf die Linse 21 der zweiten Linsengruppe 2 ein. Ein Divergenzwinkel des auf die Linse 21 einfallenden Peripherielichts wird als v1a ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Peripherielichts (das von der Linse 21 emittiert wird), der identisch ist mit einem Divergenzwinkel des Peripherielichts, (das auf die Linse 22 einfällt) wird als v2a ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Peripherielichts, das von der Linse 22 emittiert wird, wird als v3a ausgedrückt.
Wie aus den Figuren hervorgeht, werden sowohl das Achsenlicht als auch das Peripherielicht nach dem Durchgang durch die erste Linsengruppe 1 zu gebündeltem Licht. Der „Divergenzwinkel” („divergent angle”) des konvergenten Lichts zeigt einen divergierenden Winkel, wenn von einer Fokuspunktseite her betrachtet. Ferner kann der Divergenzwinkel des konvergierenden Lichts auch als „Konvergenzwinkel” („convergent angle”) bezeichnet werden.
Ähnlich dazu ist in 2(b) ein Divergenzwinkel des Achsenlichts, das auf die Linse 21 einfällt, als u1b ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Achsenlichts, das von der Linse 21 emittiert wird, wird als u2b ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Achsenlichts, das von der Linse 22 emittiert wird, wird als u3b ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Peripherielichts, das auf die Linse 21 einfällt, wird als v1b ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Peripherielichts, das von der Linse 21 emittiert wird, wird als v2b ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Peripherielichts, das von der Linse 22 emittiert wird, wird als v3b ausgedrückt.
Ähnlich dazu ist in 2(c) ein Divergenzwinkel des Achsenlichts, das auf die Linse 21 einfällt als u1c ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Achsenlichts, das von der Linse 21 emittiert wird, wird als u2c ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Achsenlichts, das von der Linse 22 emittiert wird, wird als u3c ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Peripherielichts, das auf die Linse 21 einfällt, wird als v1c ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Peripherielichts, das von der Linse 21 emittiert wird, wird als v2c ausgedrückt. Ein Divergenzwinkel des Peripherielichts, das von der Linse 22 emittiert wird, wird als v3c ausgedrückt.
Die erste Linsengruppe 1 (das heißt die Linsen 11 und 12) bewegen sich nicht, und daher ist der Divergenzwinkel des auf die Linse 21 von der Linse 12 einfallenden Lichts über die 2(a), 2(b) und 2(c) hinweg durchwegs gleich (mit anderen Worten, u1a = u1b = u1c, und v1a = v1b = v1c).
In 2(a) bis 2(c) erfüllen die Abstände Aa, Ab und Ac zwischen der Linse 12 und der Linse 21, und die Abstände Ba, Bb und Bc zwischen der Linse 21 und der Linse 22 die folgenden Ausdrücke (1) und (2): Ac > Aa > Ab (1) Bb > Ba > Bc (2)
Zusätzlich dazu erfüllen die Divergenzwinkel u1a, u1b, u1c, u2a, u2b, u2c, u3a, u3b und u3c des Achsenlichts, und die Divergenzwinkel v1a, v1b, v1c, v2a, v2b, v2c, v3a, v3b und v3c des Peripherielichts die folgenden Ausdrücke (3) bis (14) u1a = u1b = u1c (3) u2c > u2a > u2b (4) u3c > u3a > u3b (5) v1a = v1b = v1c (6) v2c > v2a > v2b (7) v3c > v3a > v3b (8) u1a – u2a > v1a – v2a (9) u1b – u2b > v1b – v2b (10) u1c – u2c > v1c – v2c (11) (U1c – u2c) – (v1c – v2c) > (u1a – u2a) – (v1a – v2a) > (U1b – u2b) – (v1b – v2b) (12) (V2c – v3c) – (u2c – u3c) > (v2a – v3a) – (u2a – u3a) > (V2b – v3b) – (u2b – u3b) (13) (V1c – v3c) – (u1c – u3c) > (v1a – v3a) – (u1a – u3a) > (V1b – v3b) – (u1b – u3b) (14).
In Bezug auf einen Fall, in dem das Bildlicht auf den Bildschirm 51 mit der planaren Form (2(a)) projiziert wird, ist, wenn das Bildlicht auf dem Bildschirm 51 mit der konkaven Form (2(b)) projiziert wird, die Linse 21 näher zu der Linse 12 angeordnet. In Kontrast dazu ist, wenn das Bildlicht auf den Bildschirm 53 in der konvexen Form ((2(c)) projiziert wird, die Linse 21 weiter weg von der Linse 12 angeordnet (Ausdruck (1)).
Mit anderen Worten bewegt sich die Linse 21 in Richtung der Anzeigeeinrichtung 3 während einer Veränderung von einem Zustand, der in 2(a) gezeigt ist, zu einem Zustand, der in 2(b) gezeigt ist. Die Linse 21 bewegt sich in Richtung des Bildschirms 5 während einer Veränderung von dem Zustand, der in 2(a) gezeigt ist, zu einem Zustand, der in 2(c) gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf den Zustand von 2(a) ist ferner die Linse 22 weiter weg von der Linse 21 in 2(b) angeordnet. Im Gegensatz dazu ist die Linse 22 in 2(c) näher an der Linse 21 angeordnet.
Mit anderen Worten bewegt sich die Linse 22 während der Veränderung von dem in 2(a) gezeigten Zustand zu dem in 2(b) gezeigten Zustand in Richtung des Bildschirms 5. Die Linse 22 bewegt sich während der Veränderung von dem in 2(a) gezeigten Zustand zu dem in 2(c) gezeigten Zustand in Richtung der Anzeigeeinrichtung 3.
In 2(a) bis 2(c) nimmt der Divergenzwinkel des Achsenlichts und des Peripherielichts graduell zu, da das Achsenlicht und das Peripherielicht sequentiell durch die Linse 21 und die Linse 22 hindurch laufen, die beide negative Brechkraft aufweisen. Daher kann der Blickwinkel aufgeweitet werden, und ein Verhältnis des Projektionsabstands zu der Bildschirmgröße kann reduziert werden.
Hier wird eine Differenz zwischen einem Divergenzwinkel des auf eine Linse einfallenden Lichts und einem Divergenzwinkel von Licht, das von der Linse emittiert wird, als eine Divergenzkraft der Linse ausgedrückt. Die Linse 21 hat eine größere Divergenzkraft für das Achsenlicht als für das Peripherielicht (Ausdrücke (9) bis (11)). Hiernach werden die Formeln der Bildfläche, die durch das optische Projektionssystem 100 gebildet wird, beschrieben.
Zuerst werden in 2(a) das Achsenlicht und das Peripherielicht, die durch die Linsen 21 und 22 hindurchgelaufen sind, auf den Bildschirm 51 mit der planaren Form fokussiert.
In 2(b) ist die Linse 21 im Vergleich mit 2(a) näher an der Linse 12 angeordnet, und daher fällt das Peripherielicht auf die Linse 21 bei einer Position ein, die näher an der optischen Achse 4 liegt. Daher ist die Divergenzkraft im Vergleich mit 2(a) der Linse 21 für das Peripherielicht größer geworden im Vergleich zu der Divergenzkraft für das Achsenlicht. Im Ergebnis wird in 2(b) eine Differenz zwischen den Divergenzkräften der Linse 21 für das Achsenlicht oder das Peripherielicht kleiner als in 2(a) (Ausdruck (12)). Ferner ist die Linse 22 weiter entfernt angeordnet von der Linse 21 in 2(b), im Vergleich mit 2(a), und daher fällt das Peripherielicht auf die Linse 22 bei einer Position ein, die weiter von der optischen Achse 4 entfernt ist.
Im Vergleich zu 2(a) weist die Linse 22 eine Form auf, sodass die Divergenzkraft für das Peripherielicht in 2(b) kleiner wird. Die Divergenzkraft der Linse 22 und das Achsenlicht ist kleiner als für das Peripherielicht, aber es besteht ein kleiner Unterschied zwischen der Divergenzkraft in 2(a) und 2(b). Daher ist im Vergleich mit 2(a) eine Differenz zwischen den Umleitungskräften der Linse 22 für das Achsenlicht und für das Peripherielicht kleiner in 2(b) (Ausdruck (13)).
Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass eine Differenz zwischen den Divergenzkräften einer Kombination der Linse 21 und der Linse 22 für das Achsenlicht oder das Peripherielicht in 2(b) kleiner wird als in 2(a) (Ausdruck (14)). Mit anderen Worten wird in 2(b) die Fokusposition des Peripherielichts in Richtung der Linse 22 verschoben (das heißt zu der linken Seite in der Figur) in Bezug auf die Fokusposition des Achsenlichts im Vergleich mit 2(a). Im Ergebnis wird die Bildfläche, die durch das optische Projektionssystem 100 der Anzeigeeinrichtung 3 ausgebildet wird, zu der optischen Projektionssystem 100-Seite hin insgesamt die konkave Form.
Auf diese Weise verändert sich, indem die Linsen 21 und 22 wie in 2(b) gezeigt, bewegt werden, die Bildfläche, die durch das optische Projektionssystem 100 ausgebildet wird, von der planaren Form zu der konkaven Form. Mit anderen Worten ist in Bezug auf das von dem optischen Projektionssystem 100 emittierte Bildlicht die Fokusposition des Peripherielichts näher an dem optischen Projektionssystem 100 (auf der optischen Achse 4) als die Fokusposition des Achsenlichts zu dem optischen Projektionssystem 100.
In diesem Zusammenhang ist es so konzipiert, dass selbst wenn die Divergenzkraft klein wird, die Bildfläche an einer Position gebildet werden kann, die weit von der Linse 22 entfernt ist (das heißt die rechte Seite in der Figur), wenn auf die Linse 22 einfallendes Licht (das heißt ein Querschnittsbereich des einfallenden Lichts bei einer Einfallsfläche der Linse) eine große Fleckengröße aufweist. Die Linse 22 ist jedoch weiter von der Linse 21 entfernt in 2(b) als in 2(a), und daher wird die Fleckengröße des durch die Linse 21 emittierten Lichts und auf die Linse 22 einfallenden Lichts kleiner in 2(b), mit dem Ergebnis, dass die Bildfläche bei einer Position gebildet wird, die näher zu der Linse 22 liegt (das heißt auf der linken Seite in der Figur).
Ähnlich dazu ist in 2(c) die Linse 21 weiter von der Linse 12 entfernt, im Vergleich mit 2(a), und daher fällt das Peripherielicht auf die Linse 21 bei einer Position ein, die weiter von der optischen Achse 4 entfernt ist. Daher wird im Vergleich mit 2(a) die Divergenzkraft der Linse 21 für das Peripherielicht kleiner relativ zu der Divergenzkraft für das Achsenlicht. Im Ergebnis wird in 2(c) eine Differenz zwischen den Divergenzkräften der Linse 21 für das Achsenlicht und für das Peripherielicht größer als in 2(a) (Ausdruck (12)). Ferner ist in 2(c) die Linse 22 näher zu der Linse 21 angeordnet, als in 2(a) und daher fällt das Peripherielicht auf die Linse 22 bei einer Position ein, die näher zu der optischen Achse 4 liegt.
Die Linse 22 weist eine Form auf, sodass die Divergenzkraft für das Peripherielicht größer wird in 2(c) als in 2(a). Wie vorstehend beschrieben, ist ferner die Divergenzkraft der Linse 22 für das Achsenlicht kleiner als für das Peripherielicht, aber es besteht ein kleiner Unterscheid zwischen dem Divergenzkräfen in 2(a) und in 2(c). Daher wird in 2(c) eine Differenz zwischen den Umleitungskräften der Linse 22 für das Achsenlicht und für das Peripherielicht größer (Ausdruck (13)).
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass eine Differenz zwischen den Divergenzkräften der Kombination der Linse 21 und der Linse 22 für das Achsenlicht und für das Peripherielicht größer wird in 2(c) als in 2(a) (Ausdruck (14)). Mit anderen Worten wird in 2(c) die Fokusposition des Peripherielichts von der Linse 22 wegverschoben (das heißt zu der rechten Seite in der Figur) in Bezug auf die Fokusposition des Achsenlichts im Vergleich zu 2(a). Im Ergebnis wird die durch das optische Projektionssystem 100 der Anzeigeeinrichtung 3 gebildete Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 100-Seite insgesamt konvex.
Auf diese Weise verändert sich, durch Bewegen der Linsen 21 und 22, wie in 2(c) gezeigt, die durch das optische Projektionssystem 100 gebildete Bildfläche von der planaren Form zu der konvexen Form. Mit anderen Worten ist in Bezug auf das von dem optischen Projektionssystem 100 emittierte Bildlicht die Fokusposition des Achsenlichts näher zu dem optischen Projektionssystem 100 (auf der optischen Achse 4) als die Fokusposition des Peripherielichts zu dem optischen Projektionssystem 100.
Mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung wäre es möglich, die Bildflächen mit gewünschten Krümmungen zu erzeugen, wie in 2(a) bis 2(c) gezeigt, indem die Positionen der Linsen 21 und 22 in der Richtung der optischen Achsen eingestellt werden, und es wird möglich, sich an die Bildschirme mit unterschiedlichen Formen anzupassen bzw. mit diesen konform zu sein.
Mit anderen Worten wird es möglich, die Bildschirmform zu ermitteln, unter Berücksichtigung von Formen oder dergleichen von Umgebungen, bei denen die Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 10 angeordnet ist, um die Positionen der Linsen 21 und 22 so festzulegen, dass die Bildfläche mit der Form (Krümmung) gebildet wird, die der Bildschirmform entspricht, und um die Linsen 21 und 22 festzulegen (zu fixieren). Dadurch ist es möglich, flexibel an eine Veränderung in einer vorgebebenen Bildschirmform anzupassen, und die Flexibilität wird verbessert.
In dieser Beziehung wurde beschrieben, dass die Positionen der Linsen 21 und 22 jeweils entlang der optischen Achse 4 einstellbar sind. Es ist jedoch auch möglich, einen Antriebsmechanismus zum jeweiligen Bewegen der Linsen 21 und 22 in Richtung der optischen Achse vorzusehen.
Ferner sind die Linsen 21 und 22 hier aus einzelnen Linsen aufgebaut. Die Linsen 21 und 22 sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Linsen 21 und 22 können jeweils aus einer Vielzahl von Linsen aufgebaut sein. In diesem Fall kann die Vielzahl an Linsen eine Linse einschließen mit einer positiven Brechkraft (Brechkraft). Wenn die Linsen 21 und 22 jeweils aus einer Vielzahl von Linsen aufgebaut sind, kann ferner das Achsenlicht oder das Peripherielicht partiell auseinander laufen, nachdem es auf die Linse 21 eingefallen ist, und bevor es von der Linse 21 emittiert wird, oder nachdem es auf die Linse 21 eingefallen ist und bevor es von der Linse 21 emittiert wird.
Numerische Beispiele.

Hiernach werden numerische Beispiele des optischen Projektionssystems 100 dieser Ausführungsform beschrieben werden. Tabelle 1 zeigt optische Daten des optischen Projektionssystems 100. [Tabelle 1]

Si (OberFlächenzahl)	Linse	Ri (Radius der Krümmung)	Di (Ober-Flächenintervall)	Nd (Brechungsindex)	νd (ABBE Nummer)
OBJ		Unendlich	3
S1^*	11	3.441	2	1.5168	64.2
S2*	11	–6.200	3.681
S3		Unendlich	3.681
S4*	12	4.697	2	1.5168	64.2
S5*	12	–10.730	(a) 5 (b) 5.206 (c) 4.782
S6	21	–6.353	1	1.5168	64.2
S7	21	5.641	(c) 3.269 (b) 1 (a) 2.047
S8^*	22	–1.052	1	1.5168	64.2
S9*	22	–1.263	4.487
IMA		(a) Unendlich (b) 10 (c) –10

Bei den in Tabelle 1 gezeigten optischen Daten zeigt eine Spalte einer Oberflächenzahl Si eine Oberflächenzahl einer i-ten-Fläche (i = 1, ... 9), die einer Markierung Si entspricht, die in 2(a) gezeigt ist. Die Oberflächenzahl einer Fläche eines Elements, das am nächsten auf der Objektseite angeordnet ist (das heißt einem Element, das sich am nächsten zu einer Anzeigeeinrichtung 3 befindet), 1 ist, und Oberflächenzahlen nehmen in Richtung einer Bildseite sequentiell zu. In der Spalte der Oberflächenzahl Si, wird die Anzeigeeinrichtung 3 als OBJ ausgedrückt, und der Bildschirm 5 wird als INA ausgedrückt. Die Oberflächenzahl S3 bezeichnet die Pupille bzw. den Sehschlitz P („pupil P”).
Eine Spalte eines Krümmungsradius Ri in Tabelle 1 zeigt einen Krümmungsradius der i-ten Fläche von der Objektseite her. Eine Spalte eines Oberflächenintervalls Di zeigt ein Intervall zwischen der Fläche Si der i-ten Fläche und der Fläche Si + 1 der (i + 1)-ten Fläche in der Richtung der optischen Achse. Der Krümmungsradius Ri und das Oberflächenintervall Di werden in der Einheit Millimeter (mm) ausgedrückt. Spalten von Nd und μd zeigen jeweils einen Brechungsindex für eine d-Linie (Wellenlänge beträgt 587.6 nm) und eine Abbe-Zahl.
(a), (b) und (c) in Tabelle 1 entsprechen jeweils optischen Daten, die in 2(a), 2(b) und 2(c) gezeigt sind.

Ferner zeigt ein Stern (*), der bei einer oberen rechten Seite der Oberflächenzahl in Tabelle 1 angebracht ist, dass die Linsenfläche eine asphärische Oberfläche ist. Bei diesem Beispiel sind beide Flächen (S1 und S2) der Linse 11 und beide Flächen (S4 und S5) der Linse 12 der ersten Linsengruppe 1 und beide Flächen (S8 und S9) der Linse 22 der zweiten Linsengruppe 2 asphärische Oberflächen. Tabelle 2 zeigt asphärische Oberflächendaten. [Tabelle 2]

Oberflächenzahl	k	A4	A6	A8	A10
S1	–2.979495E–01	–2.675418E–04	–7.522218E–03	1.380484E–03	–4.414820E–04
S2	–1.044270E+02	–1.475127E–03	–3.589546E–03	3.313929E–04	–3.210885E–05
S4	–4.816904E+02	–8.089843E–03	–1.139043E–04	–4.476372E–05	–1.196628E–05
S5	1.834620E+00	–9.772419E–03	8.468169E–04	–1.511940E–04	3.417017E–06
S8	2.402866E+00	–2.684177E–03	4.055395E–03	–5.618362E–04	2.619420E–05
S9	–1.008183E+01	1.289741E–02	3.600387E–04	–7.026192E–05	1.888507E–06

Die asphärischen Oberflächendaten in Tabelle 3 zeigen jeweilige asphärische Koeffizienten k und Ai des Ausdrucks der asphärischen Oberfläche, ausgedrückt durch die folgende Beziehung (15). Z ist eine asphärische Durchbiegung (Tiefe: mm) bei einem Durchmesser r von einer optischen Achse. Z1(r) = C·r²/{1 + (1 – (1 + k)·C²·r²)^1/2} + ΣAi·ri (I = 1...n) (15)
In dieser Beziehung stellt k einen konischen Koeffizienten dar. C stellt eine Krümmung bei einem Scheitelpunkt dar. Ai stellt einen asphärischen Koeffizienten i-ter Ordnung dar.
In Tabelle 2 zeigt das Symbol E ferner, dass ein numerischer Wert, der auf das Symbol E folgt, ein Exponent mit einer Basis von 10 ist. Beispielsweise „1.0 E – 03” bezeichnet „1.0 × 10^–3”
Die in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigten optischen Daten dienen lediglich der Erklärung der Funktionen des optischen Projektionssystems 100 dieser Ausführungsform. Obwohl hier zahlreiche asphärische Linsen verwendet werden, können beispielsweise asphärische Linsen mit einer Vielzahl an sphärischen Linsen ersetzt werden. Ferner ist der Grund, weshalb ein einzelnes Glasmaterial verwendet wird, dass eine einzelne Wellenlänge verwendet wird, zur Vereinfachung der Darstellung. Es ist auch möglich, unterschiedliche andere Glasmaterialie mit unterschiedlichen Brechungsindizes oder Abbe-Zahlen zu kombinieren.
Tabelle 3 zeigt Divergenzwinkel des Achsenlichts und des Peripherielichts, wenn das Licht auf die Linse 21 einfällt und von der Linse 21 emittiert wird, in den in 2(a), 2(b) und 2(c) gezeigten Zuständen, und die Divergenzkraft der Linse 21. Tabelle 4 zeigt die Divergenzwinkel des Achsenlichts und des Peripherielichts, wenn das Licht auf die Linse 22 einfällt und von der Linse 22 emittiert wird, und die Divergenzkraft der Linse 22.
In Tabelle 3 und Tabelle 4 sind Markierungen, welche die Divergenzwinkel von Lichtstrom in 2(a), 2(b) und 2(c) zeigen, in Klammern angegeben.
Obwohl nicht in Tabelle 3 und Tabelle 4 gezeigt, sind die Divergenzwinkel des Achsenlichts und des Peripherielichts, die von der Anzeigeeinrichtung 3 emittiert werden, jeweils 8.6°. Dieser Wert ist über die 2(a) bis 2(c) hinweg identisch. Die vorstehend beschriebenen Divergenzwinkel sind jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt, und können in Übereinstimmung mit einem Divergenzwinkel von der Lichtquelle oder einer gewünschten Helligkeit festgelegt werden. Ferner entspricht die „Divergenzkraft einer Kombination beider Linsen” in Tabelle 4 der Divergenzkraft der Kombination der Linse 21 und der Linse 22. [Tabelle 3]
[Tabelle 4]
Aus Tabelle 3 und Tabelle 4 ist zu entnehmen, dass die vorstehend beschriebenen Ausdrücke (3) bis (14) erfüllt sind.
Wie vorstehend beschrieben, ist das optische Projektionssystem 100 von Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung dazu geeignet, die Krümmung der Bildfläche zu verändern (das heißt, die Bildfläche zu der planaren Fläche, der konkaven Fläche oder der konvexen Fläche zu verändern), indem die Linsen 21 und 22 bewegt werden. Daher kann die Bildfläche erzeugt werden, die einer gewünschten Bildschirmform entspricht. Da die Bildfläche, welche der Bildschirmform entspricht, erzeugt werden kann, ist es ferner möglich, einer Leistungsverschlechterung vorzubeugen, die durch Defokussieren des Bildlichts bewirkt wird.
3 zeigt ein Beispiel einer Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeug, welche die Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung von Ausführungsform 1 verwendet. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel, ist der Bildschirm 5 oberhalb eines Armaturenbretts 91 eines Fahrzeugs 90 vorgesehen. Die Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 10 (das heißt die Lichtquelle 60, das Lichtvereinheitlichtungselement 7, das optische Beleuchtungssystem 8, die Anzeigeeinrichtung 3 und das optische Projektionssystem 100, die in 1 gezeigt sind) ist in einer Vertiefung 92 aufgenommen, die an dem Armaturenbrett 91 vorgesehen ist. Ein Fahrer (Insasse) D, der auf einem Fahrersitz 93 sitzt, kann Bildinformationen, die auf dem Bildschirm 5 angezeigt wird, visuell erkennen.
Wie vorstehend beschrieben, ist das optische Projektionssystem 100 (1 und 2) dazu geeignet, die Krümmung der Bildfläche zu verändern, indem die Positionen der Linsen 21 und 22 eingestellt werden, und daher kann eine Bildschirmform erhalten werden, die einer Form des Armaturenbretts 91 entspricht. Hier ist die Bildschirmform, die zu der optischen Projektionssystem 100-Seite hin konkav ausgebildet ist (das heißt die Form des Bildschirms 53, der in 2(b) gezeigt ist) ausgewählt, um so der Form des Armaturenbretts 91 zu entsprechen.
Ein in 3 gezeigtes Beispiel ist lediglich ein Beispiel. Es ist beispielsweise auch möglich, den Bildschirm 5 an einer Decke eines Fahrzeuginnenraums 94 bereitzustellen, sodass ein Insasse auf einem Hintersitz den Bildschirm 5 sehen kann. Es ist auch möglich, ein Bild auf ein Vorderfenster als ein „Head-Up-Display” zu projizieren.
Ferner kann die vorstehend beschriebene Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung als eine andere Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung als diejenige zur Verwendung in einem Fahrzeug eingesetzt werden. In jedem Fall ist es möglich, an unterschiedliche Bildschirmformen anzupassen, indem die Positionen der Linsen 21 und 22 des optischen Projektionssystems 100 eingestellt werden, um die Krümmung der Bildfläche zu verändern.
In diesem Zusammenhang ist das optische Projektionssystem 100 von Ausführungsform 1 dazu ausgebildet, auf der Anzeigeeinrichtung 3-Seite telezentrisch zu sein (das heißt eine Eintrittspupille (Eintrittsöffnung) („entrance pupil”) liegt bei Unendlich). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf ein solches optisches Projektionssystem beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich, eine nicht telezentrische Konfiguration einzusetzen, bei der eine Pupille/Öffnung in der Umgebung der Linse angeordnet ist, in der Nähe der Anzeigeeinrichtung. Mit einer solchen Konfiguration kann ein Außendurchmesser der Linse in der Nähe der Anzeigeeinrichtung reduziert werden. Daher ist es möglich, unnötiges Licht sowie gebeugtes Licht, das von der Anzeigeeinrichtung stammt, daran zu hindern, in das optische Projektionssystem hineinzugelangen, und den Kontrast zu verbessern.
Bei Ausführungsform 1 wird die Krümmung der Bildfläche ferner durch Bewegen (das heißt durch Einstellen von Positionen von) zwei Linsen 21 und 22 verändert, die der zweiten Linsengruppe 2 des optischen Projektionssystems 100 angehören. Es ist jedoch auch möglich, drei oder mehr Linsen zu bewegen.
Bei Ausführungsform 1 wird das von dem Schnittbereich der Anzeigeeinrichtung 3 und der optischen Achse des optischen Projektionssystems 100 projiziert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt. Die Anzeigeeinrichtung kann bei einer maßgeblich versetzten Position („offset position”) angeordnet sein, sodass die Anzeigeeinrichtung nicht die optische Achse des optischen Projektionssystems schneidet. In diesem Fall kann dasselbe vorgesehen sein, wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1, indem Licht (unter dem Licht, das durch die Anzeigeeinrichtung emittiert wird), das am nächsten zu der optischen Achse des optischen Projektionssystems liegt, als das Achsenlicht angesehen wird.
Ausführungsform 2.
4 ist ein Diagramm, das eine Ausbildung einer Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 20 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein optisches Beleuchtungssystem (mit einer Lichtquelle) und dergleichen sind dieselben wie diejenigen von Ausführungsform (1), und sind in den Figuren weggelassen. Komponenten, welche dieselben sind, wie diejenigen, die in 1 gezeigt sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Was Lichtpfade anbelangt, sind ein Lichtpfad des Achsenlichts und ein Lichtpfad des Peripherielichts gezeigt (das heißt ein Lichtpfad, der durch einen Punkt auf der Anzeigeeinrichtung 3 läuft, der am weitesten von der optischen Achse entfernt ist, und einen äußersten peripheren Abschnitt eines projizierten Bilds erreicht).
Die Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 20 weist ein optisches Projektionssystem 200 auf. Das optische Projektionssystem 200 weist eine erste Linsengruppe 1 mit einer positiven Brechkraft, und eine zweite Linsengruppe 2 mit einer negativen Brechkraft auf, in einer Reihenfolge von der Anzeigeeinrichtung 3-Seite her (hernach als eine Reduktionsseite bezeichnet) in Richtung der Bildschirm 5-Seite (hernach als eine Vergrößerungsseite bezeichnet). Die erste Linsengruppe 1 weist eine Sublinsengruppe 11 mit einer positiven Brechkraft, und eine Sublinsengruppe 12 mit einer positiven Brechkraft auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die Sublinsengruppe 11 weist eine bikonvexe Linse 201, eine bikonvexe Linse 202, eine bikonkave Linse 203, eine bikonvexe Linse 204 eine negative Meniskuslinse 205, deren konkave Fläche der Vergrößerungsseite zugewandt ist, und eine bikonvexe Linse 206 und eine bikonkave Linse 207 auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die Sublinsengruppe 12 weist eine positive Meniskuslinse 208, die eine konvexe Fläche der Vergrößerungsseite zugewandt ist, und eine bikonvexe Linse 209 auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die zweite Linsengruppe weist bikonkave Linsen 210 und 211 und eine asphärische Linse 212 auf. In 4 bezeichnet Bezugszeichen 3 eine Position eines Abdeckglases der Anzeigeeinrichtung 3 (hier ein DLP-Chip). PS bezeichnet ein Totalreflexionsprisma, das zwischen der Anzeigeeinrichtung 3 und der Linse 11 angeordnet ist.
5 ist ein Diagramm zum Illustrieren von Funktionen des optischen Projektionssystems 200. 5(a) zeigt einen Fall, bei dem Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 51 mit der planaren Form projiziert wird. 5(b) zeigt einen Fall, bei dem das Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 52 mit der zu der optischen Projektionssystem 200-Seite hin konkaven Form projiziert wird. 5(c) zeigt einen Fall, bei dem Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 53 mit der zu der optischen Projektionssystem 200-Seite hin konvexen Form projiziert wird.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Position der zweiten Linsengruppe 2 in der Richtung der optischen Achse in Übereinstimmung mit der Form (das heißt der planaren Form, der konkaven Form oder der konvexen Form) des Bildschirms 5 eingestellt. Daher sind die Linsenformen über 5(a), 5(b) und 5(c) dieselben, aber ein Abstand (Ca, Cb, Cc) zwischen der Linse 12 und der zweiten Linsengruppe 2 und ein Abstand (Da, Db, Dc) zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Bildschirm 51, 52 und 53 verändern sich.
6 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Veränderung der Position der Bildfläche auf der optischen Achse. In 6 ist die Sublinsengruppe 12 der ersten Linsengruppe 1 schematisch als eine dünne Linse dargestellt. 2a, 2b und 2c bezeichnen die zweite Linsengruppe 2, bei in 5(a), 5(b) und 5(c) gezeigten Positionen angeordnet, die schematisch als dünne Linsen dargestellt sind. u3a, u3b und u3c bezeichnen jeweilige konvergente Winkel des Achsenlichts, wenn von der zweiten Linsengruppe 2a, 2b und 2c emittiert. Fa, Fb und Fc bezeichnen jeweilige Fokuspunkte des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe 2a, 2b und 2c emittiert wird (das heißt Positionen der Bildfläche auf der optischen Achse).
Die Abstände Ca, Cb und Cc zwischen der Sublinsengruppe 12 und der zweiten Linsengruppe 2a, 2b und 2c, die Abstände Da, Db und Dc zwischen der zweiten Linsengruppe 2a, 2b und 2c und dem Bildschirm 5 (das heißt Abstände zwischen der zweiten Linsengruppe und den Fokuspunkten des Achsenlichts), und die Konvergenzwinkel u3a, u3b und u3c des Achsenlichts erfüllen die folgenden Beziehungen (16) bis (18). Cb < Ca < Cc (16) Dc < Da < Db (17) u3b < u3a < u3c (18)
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 200-Seite hin konkav ist, wie in 5(b) gezeigt, bewegt sich die zweite Linsengruppe 2b in einer Richtung in Richtung der Sublinsengruppe 12 im Vergleich mit 5(a) (Cb < Ca). In diesem Zustand ist, da sich das Achsenlicht, das auf die zweite Linsengruppe 2b einfällt, in einem konvergierenden Zustand befindet, ein Bereich, bei der das Achsenlicht auf die zweite Linsengruppe 2b einfällt, größer als ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die zweite Linsengruppe 2a einfällt. Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen wird. Da der Bereich, auf dem das Achsenlicht einfällt, größer wird (das heißt mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen wird, da der Bereich, auf dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird). Daher wird das Achsenlicht mit einer stärkeren negativen Brechkraft als in 5(a) gebrochen. Im Ergebnis wird der Konvergenzwinkel des Achsenlichts kleiner (u3b < u3a). Das Achsenlicht wird bei der Position Fb gebündelt, die weiter von der zweiten Linsengruppe 2b entfernt ist, als die Position Fa von der zweiten Linsengruppe 2b entfernt ist (Da < Db). Daher bewegt sich im Vergleich zu 5(a) die Position der Bildfläche der optischen Achse in einer Richtung weg von der zweiten Linsengruppe 2b.
In Kontrast dazu bewegt sich, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 200-Seite konvex ist, wie in 5(c) gezeigt, die zweite Linsengruppe 2c in einer Richtung weg von der Sublinsengruppe 12, im Vergleich mit 5(a) (Ca < Cc). In diesem Zustand ist ein Bereich, bei dem das auf die zweite Linsengruppe 2c Achsenlicht einfällt, kleiner als ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die zweite Linsengruppe 2a einfällt, da sich das Achsenlicht, das auf die zweite Linsengruppe einfällt, in einem konvergenten Zustand befindet. Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen wird, da der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird (das heißt mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen, da der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt größer wird). Da her wird das Achsenlicht mit einer schwächeren negativen Brechkraft als in 5(a) gebrochen. Im Ergebnis wird der Konvergenzwinkel des Achsenlichts größer (u3a < u3c). Das Achsenlicht wird bei der Position Fc fokussiert, die näher zu der zweiten Linsengruppe 2c ist als die Position Fa zu der zweiten Linsengruppe 2c (Dc < Da). Daher bewegt sich im Vergleich mit 5(a) die Position der Bildfläche auf der optischen Achsen in Richtung der zweiten Linsengruppe 2c.
Die seitliche Bildvergrößerung der zweiten Linsengruppe 2 ist eine vergrößernde Bildvergrößerung von der Reduktionsseite her in Richtung der Vergrößerungsseite. Gemäß einer paraxialen Theorie („paraxial theory”) ist eine Längsvergrößerung proportional zu einem Quadrat der seitlichen Vergrößerung. Das heißt, eine Bewegungsmenge der Bildfläche ist größer als eine Bewegungsmenge der zweiten Linsengruppe 2. Daher sind Positionen Fc, Fa und Fb der Bildflächen auf der optischen Achse in der Reihenfolge von der Reduktionsseitenrichtung der Vergrößerungsseite angeordnet (Dc < Da < Db).
7 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Veränderung in der Position der Bildfläche bei einem peripheren Abschnitt auf den Bildschirm. Komponenten, die gleich sind wie diejenigen, die in 6 gezeigt sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. v3a, v3b und v3c bezeichnen jeweilige Konvergenzwinkel des Peripherielichts, wenn von der zweiten Linsengruppe 2a, 2b und 2c emittiert. Ga, Gb und Gc bezeichnen jeweilige Fokuspunkte des Peripherielichts, das von der zweiten Lisengruppe 2a, 2b und 2c emittiert wird (das heißt Positionen der Bildfläche auf den peripheren Abschnitt auf dem Bildschirm).
Abstände Ea, Eb und Ec zwischen der zweiten Linsengruppe und den Fokuspunkten des Peripherielichts, Konvergenzwinkel v3a, v3b und v3c des Peripherielichts erfüllen die folgenden Beziehungen (19) und (20). Ec < Ea < Eb (19) v3b < v3a < v3c (20)
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 200-Seite hin konkav ist, wie in 5(b) gezeigt, bewegt sich die zweite Linsengruppe 2b in einer Richtung, in Richtung der Sublinsengruppe 12, im Vergleich mit 5(a) (Cb < Ca). In diesem Zustand ist, da sich das Peripherielicht, das auf die zweite Linsengruppe 2b einfällt, in dem konvergenten Zustand befindet, im Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die zweite Linsengruppe 2b einfällt, größer als ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die zweite Linsengruppe 2a einfällt. Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass das Peripherielicht mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen wird, da der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, größer wird (das heißt, mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen, da der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, kleiner wird). Daher wird das Achsenlicht mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen als in 5(a). Im Ergebnis wird der Konvergenzwinkel des Peripherielichts kleiner (v2b < v3a). Das Peripherielicht wird bei der Position Gb fokussiert, die weiter von der zweiten Linsengruppe 2b weg ist als eine Position Ga von der zweiten Linsengruppe 2b (Ea < Eb). Daher bewegt sich im Vergleich mit 5(a) die Position der Bildfläche des peripheren Abschnitts des Bildschirms in einer Richtung weg von der zweiten Linsengruppe 3b.
In Kontrast dazu bewegt sich, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 200-Seite konvex ist, wie in 5(c) gezeigt, die zweite Linsengruppe 2c in einer Richtung weg von der Sublinsengruppe 12, im Vergleich zu 5(a) (Ca < Cc). In diesem Zustand ist, da sich das auf die zweite Linsengruppe 2c einfallende Licht in einem konvergenten Zustand befindet, ein Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt auf die zweite Linsengruppe 2c, kleiner als ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die zweite Linsengruppe 2a einfällt. Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass das Peripherielicht mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen wird, da der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, kleiner wird (das heißt, mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen, da der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, größer wird). Daher wird das Peripherielicht mit einer schwächeren negativen Brechkraft als in 5(a) gebrochen. Im Ergebnis wird der Konvergenzwinkel des Peripherielichts größer (v3a < v3c). Das Peripherielicht wird bei der Position Gc fokussiert, die näher zu der zweiten Linsengruppe 2c ist, als die Position Ga zu der zweiten Linsengruppe 2c ist (Ec < Ea). Daher bewegt sich im Vergleich zu 5(a) die Position der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms in Richtung der zweiten Linsengruppe 2c.
Aus demselben Grund wie die Bildfläche auf der optischen Achse, sind Positionen Gc, Ga und Gb der Bildflächen bei den peripheren Abschnitt auf den Bildschirm in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her in Richtung der Vergrößerungsseite angeordnet (Ec < Ea < Eb).
Das Vorstehende wird detailliert beschrieben werden. In 7 sind Winkel zwischen der optischen Achse des Lichts, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird, und einem oberen Strahl des Peripherielichts (das heißt Emissionswinkel des oberen Strahls) jeweils als t3a, t3b und t3c ausgedrückt. Ferner sind Winkel zwischen der optischen Achse des Lichts, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird, und einem unteren Strahl des Peripherielichts (das heißt Emissionswinkel des unteren Strahls) jeweils ausgedrückt als s3a, s3b und s3c (v3a = t3a – s3a, v3b = t3b – s3b, und v3c = t3c – s3c). Einfallshöhen des oberen Strahls und des unteren Strahls des peripheren Lichts, das auf die zweite Linsengruppe 2a einfällt (Abstände von der optischen Achse zu Einfallspunkten) sind als h3a und g3a ausgedrückt. Einfallshöhen des oberen Strahls und des unteren Strahls des peripheren Lichts, das auf die zweite Linsengruppe 2b einfällt, sind als h3b und g3b ausgedrückt. Einfallshöhen des oberen Strahls und des unteren Strahls des peripheren Lichts, das auf die zweite Linsengruppe 2c einfällt, sind als h3c und g3c ausgedrückt. In dieser Beziehung sind Beziehungen g3c < g3a < g3b und h3c < h3a < h3b erfüllt.
Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass sowohl der obere Strahl und der untere Strahl des peripheren Lichts mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen werden, wenn die Einfallshöhe in Bezug auf 5(a) größer wird. Mit anderen Worten wird der obere Strahl durch die zweite Linsengruppe 2a mit einer stärkeren negativen Brechkraft als durch die zweite Linsengruppe 2c gebrochen, und durch die zweite Linsengruppe 2b mit einer stärkeren negativen Brechkraft als durch die zweite Linsengruppe 2a gebrochen. Der untere Strahl wird durch die zweite Linsengruppe 2a mit einer stärkeren negativen Brechkraft als durch die zweite Linsengruppe 2b gebrochen, und durch die zweite Linsengruppe 2c mit einer stärkeren negativen Brechkraft als durch die zweite Linsengruppe 2a gebrochen. Daher ist t3c < t3a < t3b für den Emissionswinkel des oberen Strahls des Peripherielichts erfüllt. s3b < s3a < s3c ist für den Emissionswinkel des unteren Strahls des Peripherielichts erfüllt. Im Vergleich zu der zweiten Linsengruppe 2a fokussiert die zweite Linsengruppe 2b das Peripherielicht daher bei einer Position, die weiter weg ist von der zweiten Linsengruppe (Ea < Eb), und die zweite Linsengruppe 2c fokussiert das Peripherielicht bei einer Position, die näher ist zu der zweiten Linsengruppe (Ec < Ea).
Die Abstände Da, Db und Dc zwischen der zweiten Linsengruppe 2a, 2b und 2c und die Fokuspunkte des Achsenlichts, die Abstände Ea, Eb und Ec zwischen der zweiten Linsengruppe 2a, 2b und 2c und die Fokuspunkte des Peripherielichts, die Konvergenzwinkel u3a, u3b und u3c des Achsenlichts, die Konvergenzwinkel v3a, v3b nud v3c des Peripherielichts erfüllen die folgenden Beziehungen (21) bis (24). Db – Da > Eb – Ea (21) Da – Dc > Ea – Ec (22) |u3b – u3a| > |v3b – v3a| (23) |u3c – u3a| > |v3c – v3a| (24)
Wie vorstehend beschrieben, ist die zweite Linsengruppe 2 so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, auf dem das Achsenlicht einfällt, größer wird (das heißt, mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen, wenn der Bereich, auf den das Achsenlicht einfällt, kleiner wird). Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass das Peripherielicht mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, auf dem das Peripherielicht einfällt, größer wird (das heißt, mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen, wenn der Bereich, auf dem das Peripherielicht einfällt, kleiner wird).
Daher werden die Konvergenzwinkel von sowohl dem Achsenlichts als auch dem Peripherielicht im Vergleich mit 5(a) kleiner, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 200-Seite konkav ist, wie in 5(b) gezeigt. Die zweite Linsengruppe 2 ist jedoch so ausgebildet, dass eine Veränderungsmenge der Konvergenzwinkel des Achsenlichts größer ist als diejenige des Peripherielichts (|u3b – u3a| > |v3b – v3a|). Daher ist eine Veränderungsmenge des Abstands zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Fokuspunkt des Achsenlichts größer als diejenige des Peripherielichts (Db – Da > Eb – Ea).
Wenn die Bildfläche ferner zu der optischen Projektionssystem 200-Seite konvex ist, wie in 5(c) gezeigt, werden die Konvergenzwinkel von sowohl dem Achsenlicht als auch dem Peripherielicht größer im Vergleich zu 5(a). Die zweite Linsengruppe 2 ist jedoch so ausgebildet, dass die Veränderungsmenge der Konvergenzwinkel des Achsenlichts größer ist als diejenige des Peripherielichts (|u3c – u3a| > |v3c – v3a|). Daher ist die Veränderungsmenge des Abstands zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Fokuspunkt des Achsenlichts größer als diejenige des Peripherielichts (Da – Dc > Ea – Ec).
Als nächstes werden eine Fokusposition und eine Bildschirmform beschrieben werden. 8(a) ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Fokuspunkt, einem zulässigen Zerstreuungskreis und einer Fokustiefe bzw. Schärfentiefe („focal depth”) des Achsenlichts schematisch zeigt. Die Fokustiefe ist ein Bereich, der um den Fokuspunkt zentriert ist, innerhalb dessen ein klares Bild geformt wird. Die Fokustiefe ist ein Abstand von einem zu dem anderen zulässigen Zerstreuungskreis auf beiden Seiten des Fokuspunkts der optischen Achse. Wenn ein Bild eines Punkts oder eines Objekts defokussiert ist, ist das Bild des Punkts verschwommen, und wird zu einem Bild eines Kreises. Der Kreis wird als ein Zerstreuungskreis bezeichnet. Ein maximaler Zerstreuungskreis, dessen Verschwommenheit zulässig ist, wird als ein. zulässiger Zerstreuungskreis („permissible circle of confusion”) bezeichnet. Im Allgemeinen kann ein schärfstes Bild erzeugt werden, in dem die Bildschirmfläche auf den Fokuspunkt festgelegt wird. Wenn jedoch die Bildschirmfläche nicht mit dem Fokuspunkt zusammenfällt, kann eine befriedigende Bildleistung erreicht werden, wenn die Bildschirmfläche innerhalb der Fokustiefe festgelegt wird. Der zulässige Zerstreuungskreis wird auf Basis einer Pixelgröße auf dem Bildschirm und einem zulässigen Niveau an Verschwommenheit festgelegt.
8(b) ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Fokuspunkt, einem zulässigen Zerstreuungskreis und einer Fokustiefe des Peripherielichts schematisch darstellt. Es wird angenommen, dass der Bildschirm eine Ebene ist (das heißt eine Ebene senkrecht zu der optischen Achse), und es wird angenommen, dass die Fokustiefe ein Abstand zwischen den zulässigen Kreisen ist, gemessen in einer Richtung parallel zu der optischen Achse. Daher schneiden sich in 8(a) der Bildschirm und die optische Achse in einem rechten Winkel. In 8(b) schneiden sich der Bildschirm und die optische Achse in einem rechten Winkel, und ein Bild ist verschwommener, selbst wenn der Abstand von dem Fokuspunkt derselbe ist. Daher ist die Fokustiefe in 8(b) niedriger als in 8(a). Wenn ein Winkel zwischen einem Hauptstrahl (das heißt einem Strahl, der durch einen Mittelpunkt einer Blende der Linse hindurchläuft) und der optischen Achse größer wird, wird die Bildverschwommenheit größer, und die Fokustiefe nimmt ab. Mit anderen Worten nimmt die Fokustiefe ab, wenn der Blickwinkel des optischen Projektionssystems zunimmt.
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Fokuspunkt, dem zulässigen Zerstreuungskreis und der Fokustiefe des Peripherielichts wie in 8(b) schematisch zeigt. In dieser Beziehung ist der Bildschirm in 9 gekrümmt ausgebildet, und der Hauptstrahl schneidet sich mit der Bildschirmfläche in einem rechten Winkel. Unter Berücksichtigung eines Abstands von dem Fokuspunkt entlang des Hauptstrahls, ist eine Bildverschwommenheit in Bezug auf den Abstand von dem Fokuspunkt bei demselben Niveau wie in 8(a). Der Hauptstrahl ist jedoch in Bezug auf die optische Achse geneigt. Daher ist unter Berücksichtigung des Abstands entlang der optischen Achse, eine Bildverschwommenheit größer als in 8(a), selbst wenn ein Abstand von dem Fokuspunkt derselbe ist. Daher ist die Fokustiefe in 9 niedriger als in 8(a).
Wie vorstehend beschrieben, nimmt die Fokustiefe ab, wenn ein Winkel, mit dem der Bildschirm einen Lichtstrom schneidet, abweichend von dem rechten Winkel, zunimmt, das heißt, wenn der Bildschirm den Lichtstrahl schräger schneidet. Daher ist es notwendig, eine Position des Fokuspunkts bei dem peripheren Abschnitt zu steuern, um so der Form der Bildschirmoberfläche zu entsprechen.
Bei der vorstehenden Beschreibung weist der Bildschirm eine sphärische Fläche (das heißt ein Teil der sphärischen Fläche) mit einer optischen Achse auf, die mit der optischen Achse des optischen Projektionssystems zusammenfällt. Die Form des Bildschirms ist jedoch nicht auf die sphärische Fläche beschränkt. Aus den vorstehend erwähnten Gründen kann die Bildschirmoberfläche eine asphärische Fläche und eine frei gekrümmte Fläche sein, solange die Bildschirmfläche einen Lichtstrom bei jedem Bildpunkt innerhalb der Fokustiefe schneidet.
10 zeigt ein Beispiel, bei dem der Bildschirm eine frei gekrümmt verlaufende Fläche aufweist. 10 zeigt einen konvergierenden Zustand von Zwischenlicht („intermediate light”) (das heißt, Licht, das von einer Position auf der Anzeigeeinrichtung 3 zwischen einer Emissionsposition des Achsenlichts und einer Emissionsposition des Peripherielichts emittiert wird), zusätzlich zu dem Achsenlicht und zu dem Peripherielicht. Eine Bildfläche (das heißt, eine Fläche, auf dem Fokuspunkte angeordnet sind) wird durch eine gestrichelte Linie in 10 gezeigt. Die Bildfläche selbst ist zu der optischen Projektionssystemseite hin konkav ausgebildet, wie in 5(b) gezeigt. Die Bildschirmfläche ist eine frei gekrümmte Fläche, die sich mit Lichtstrom innerhalb der Fokustiefe von jeweiligen Bildpunkten schneidet. Obwohl die Bildfläche planar ist, kann die Bildschirmfläche eine gekrümmte Fläche innerhalb des Bereichs der Fokustiefe sein. In dieser Beziehung ist eine Freiheit hinsichtlich der Bildschirmform bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms klein, da die Fokustiefe bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms niedriger wird, und daher kann die Bildschirmform nicht eine gekrümmte Fläche sein, die sich extrem von einer planaren Fläche unterscheidet. In Kontrast dazu ist bei dieser Ausführungsform die Bildfläche selbst eine gekrümmte Fläche, welche der Bildschirmfläche entspricht, und daher kann der Bildschirm eine freiere Form aufweisen.
Numerische Beispiele
Numerische Beispiele des optischen Projektionssystems 200 dieser Ausführungsform, die in 4 und 5 gezeigt ist, werden beschrieben werden. Tabelle 5 zeigt optische Daten des optischen Projektionssystems 200. Definitionen in Tabelle 5 sind mit denjenigen von Tabelle 1 äquivalent. Die Oberflächenzahl S16 stellt die Pupille („pupil”) P dar. Eine Größe der Anzeigeeinrichtung 3 ist 14.515 mm × 8.165 mm. Eine F-Zahl auf der Reduktionsseite ist 2.5. Eine Größe eines projizierten Bilds ist diagonal 15 Zoll, wenn die Bildfläche die planare Fläche ist. Eine Projektionsvergrößerung beträgt 22,88 Mal. Wenn eine Größe eines Pixels der Anzeigeeinrichtung 7,56 μm beträgt, beträgt eine Größe eines auf dem Bildschirm 5 projizierten Pixels ungefähr 0,17 mm. [Tabelle 5]

Tabelle 6 zeigt asphärische Daten. Definitionen in Tabelle 6 sind äquivalent mit denjenigen in Tabelle 2. [Tabelle 6]

Oberflächenzahl	k	A4	A6	A8	A10	A12
S25	–9.973921E–02	–2.523181E–06	4.155812E–09	4.326819E–15	1.389659E–15	–1.818827E–18
S26	2.560478E+00	–3.692462E–06	3.769183E–09	–2.823312E–12	1.784913E–15	–6.096526E–19

Tabelle 7 zeigt jeweilige Parameter dieser Ausführungsform. Aus Tabelle 7 geht hervor, dass die vorstehend beschriebenen Ausdrücke (16) bis (24) erfüllt sind. [Tabelle 7]

PARAMETER	WERT
Ca	50.000
Cb	49.900
Cc	50.176
Da	200.000
Db	229.697
Dc	161.354
Ea	200.000
Eb	209.900
Ec	176.400
Db – Da	29.697
Da – Dc	38.646
Eb – Ea	9.900
Ea – Ec	23.600
U3a	1.016
U3b	0.913
U3c	1.197
V3a	1.294
V3b	1.234
V3c	1.400
\|u3b – u3a\|	0.103
\|v3b – v3a\|	0.060
\|u3c – u3a\|	0.181
\|v3c – v3a\|	0.106

11A, 11B und 11C zeigen Fleckdiagramme auf dem Bildschirm, wenn der Bildschirm 5 jeweils planar, konkav zu der optischen Projektionssystem 200-Seite hin und konvex zu der optischen Projektionssystem 200-Seite hin ist. Hier werden rotes Licht mit einer Wellenlänge von 630 nm, grünes Licht mit einer Wellenlänge von 530 nm, blaues Licht mit einer Wellenlänge von 460 nm verwendet. Ein Verhältnis der Mengen des roten Lichts, des grünen Lichts und des blauen Lichts, die auf den Bildschirm einfallen, ist auf 3:6:1 festgelegt.
In jeder der 11A, 11B und 11C ergibt eine vertikale Achse Koordinaten von Objektpunkten auf einer Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung 3 an. Hier sind 12 Objektpunkte im Wesentlichen in gleichen Intervallen in Y-Richtung von der optischen Achse (X = 0, Y = 0) zu einer maximalen Höhe (X = 0, Y = –8,33 mm) auf der Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung 3 angeordnet. Entlang der vertikalen Achse sind vier Werte (Koordinaten) angegeben, um eine Position für jeden Objektpunkt auszudrücken. Unter den vier Werten geben untere zwei Werte absolute Koordinaten an. Beispielsweise „0.000, –8.23 MM” gibt an, dass X = 0 und Y = –8.33 MM (das heißt die maximale Höhe). Obere zwei Werte geben relative Koordinaten an. Die relativen Koordinaten sind normalisiert, indem die maximale Höhe (–8.33 MM) auf 1 festgesetzt ist. Jeweilige Objektpunkte auf der Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung 3 entsprechen jeweiligen Objektpunkten auf dem Bildschirm.
Eine Skala, die bei einem unteren rechten Abschnitt von jeder der 11A, 11B und 11C gezeigt ist, stellt Längen von 0,500 mm dar. Obwohl 11A, 11B und 11C schwarz und weiß illustriert sind, ist jeder Fleck durch eine Kombination von rotem Licht, grünen Licht und blauem Licht gebildet.
Aus 11A, 11B und 11C, ist eine Divergenz des Flecks ungefähr weniger als oder identisch mit eine(r) Größe eines Pixels (0,17 mm). Es geht hervor, dass eine ausreichende Leistung erzeugt wird in allen Fällen, bei denen der Bildschirm 5 planar, konkav oder konvex ist.
12 ist ein Diagramm, das ein Vergleichsbeispiel in Kontrast zu dieser Ausführungsform zeigt. 12 zeigt ein Fleckdiagramm bzw. Spotdiagramm („spot diagram”), wenn der Bildschirm 53 bereitgestellt ist, der zu der optischen Projektionssystemseite hin konvex ist, wie in 5(c) gezeigt, der das optische Projektionssystem ersetzt (deren Bildfläche planar ist), die in 5(a) gezeigt ist. Definitionen von 12 in denjenigen von 11 äquivalent. Aus 12 geht hervor, dass der Fleck („Spot”) extrem groß wird, wenn der Abstand von der Umgebung der optischen Achse zunimmt, und eine ausreichende Leistung kann nicht erzeugt werden. Das heißt, dass die Krümmung der Bildfläche bei dieser Ausführungsform verändert wird, indem die Position der Linse eingestellt wird. Daher kann ein Bild mit einer zufriedenstellenden Eigenschaft entweder auf dem planaren Bildschirm 5 oder dem gekrümmten Bildschirm 5 dargestellt werden, unter Verwendung desselben optischen Projektionssystems.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Krümmungsradius der Bildfläche auf 1000 mm festgelegt, sowohl für die konkave Fläche als auch für die konvexe Fläche. Wie vorstehend beschrieben, kann der Krümmungsradius des Bildschirms 5 jedoch innerhalb der Fokustiefe frei festgelegt werden. Hier wurde eine Beschreibung für den Fall abgegeben, bei dem der Bildschirm 5 planar, konkav und konvex ausgebildet ist, durch Einstellen der Position der Linse. In dieser Hinsicht kann eine zufriedenstellende Leistung erreicht werden, durch Einstellen der Position der Linse, sodass ein Absolutwert des Krümmungsradius der Bildfläche in einem Bereich von 1000 mm bis Unendlich liegt.
Wie vorstehend beschrieben, ist das optische Projektionssystem 200 von Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung dazu geeignet, die Krümmung der Bildfläche zu verändern (das heißt, die Bildfläche zu der planaren, konkaven oder konvexen Form zu ändern), indem die zweite Linsengruppe 2 bewegt wird. Daher ist es möglich, die Bildfläche zu erzeugen, welche der gewünschten Bildschirmform entspricht. Ferner ist es möglich, da die Bildfläche, welche der gewünschten Bildschirmform entspricht, erzeugt werden kann, eine Leistungsverschlechterung zu unterdrücken, die durch ein Defokussieren des Bildlichts erzeugt wird.
Bei dieser Ausführungsform wird die gesamte zweite Linsengruppe 2 bewegt. Diese Ausführungsform ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Es ist ebenfalls möglich, einen Teil von Linsen oder Linsengruppen, welche die zweite Linsengruppe 2 bilden, zu bewegen. Ferner ist es lediglich notwendig, wie unter Bezugnahme auf 6 und 7 schematisch beschrieben, die zweite Linsengruppe 2 mit einer insgesamt negativen Brechkraft zu bewegen. Dies schließt einen Fall nicht aus, bei dem die zweite Linsengruppe 2 eine nichtbewegliche Linse oder Linsengruppe einschließt.
Ausführungsform 3.
13 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 30 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. Das optische Beleuchtungssystem (einschließlich der Lichtquelle) und dergleichen sind dieselben wie diejenigen von Ausführungsform 1 (1), und sind in der Figur ausgelassen. Komponenten, die dieselben sind, wie diejenigen, die in 1 gezeigt sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen. In Bezug auf Lichtpfade, sind ein Lichtpfad des Achsenlichts und ein Lichtpfad des Peripherielichts (das heißt ein Lichtpfad, der durch einen Punkt auf der Anzeigeeinrichtung 3 hindurchläuft, der am weitesten von der optischen Achse entfernt ist, und einen äußersten peripheren Abschnitt eines projizierten Bilds erreicht) gezeigt.
Die Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 30 weist ein optisches Projektionssystem 300 auf. Das optische Projektionssystem 300 weist eine erste Linsengruppe 1 mit einer positiven Brechkraft und eine zweite Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her, in Richtung der Vergrößerungsseite. Die erste Linsengruppe 1 weist eine Sublinsengruppe 11 mit einer positiven Brechkraft und eine Sublinsengruppe 12 mit einer positiven Brechkraft auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die Sublinsengruppe 11 weist eine bikonvexe Linse 201, eine bikonvexe Linse 202, eine bikonkave Linse 203, eine bikonvexe Linse 204, eine negative Meniskuslinse 205, deren Krümmungsflächen der Vergrößerungsseite zugewandt sind, und eine bikonvexe Linse 206 und eine negative Meniskuslinse 207 auf, deren konkave Fläche der Reduktionsseite zugewandt ist, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die Sublinsengruppe 12 weist eine positive Meniskuslinse 108, deren konvexe Fläche der Vergrößerungsseite zugewandt ist, und eine positive Meniskuslinse 209 auf, deren konvexe Fläche der Reduktionsseite zugewandt ist, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die zweite Linsengruppe 2 weist bikonkave Linsen 210 und 211 und eine asphärische Linse 212 auf.
14 ist ein Diagramm zum Illustrieren von Funktionen des optischen Projektionselements 300. 14(a) zeigt einen Fall, bei dem Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 51 mit der planaren Form projiziert wird. 14(b) zeigt einen Fall, bei dem das Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 53 mit der zu der optischen Projektionssystem 300-Seite hin konkaven Form projiziert wird. 14(c) zeigt einen Fall, bei dem Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 53 mit der zu der optischen Projektionssystem 300-Seite hin konvexen Form projiziert wird.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Position der ersten Linsengruppe 1 in der Richtung der optischen Achse in Übereinstimmung mit der Form (das heißt planare, konkave oder konvexe Form) des Bildschirms 5 eingestellt. Daher sind die Linsenformen in den 14(a), 14(b) und 14(c) immerzu dieselben, aber ein Abstand Ba, Bb, Bc zwischen dem Prisma BS in der ersten Linsengruppe 1 und ein Abstand (Aa, Ab, Ac) zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Bildschirm 52, 52 und 53 verändern sich.
15 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Veränderung in der Position der Bildfläche auf der optischen Achse. In 15 bezeichnen 1a, 1b und 1c die erste Linsengruppe 1, die bei Positionen angeordnet ist, die in 14(a), 14(b) und 14(c) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. Die zweite Linsengruppe 2 ist ebenfalls als eine dünne Linse illustriert. u3a, u3b und u3c bezeichnen jeweilige Konvergenzwinkel des Achsenlichts, wenn von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert. Fa, Fb und Fc bezeichnen jeweilige Fokuspunkte des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird (das heißt Positionen der Bildfläche auf der optischen Achse).
Die Abstände Ba, Bb und Bc zwischen der ersten Linsengruppe 1 (1a, 1b und 1c) und der zweiten Linsengruppe 2, die Abstände Aa, Ab und Ac zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Bildschirm 5 (das heißt Abstände zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und den Fokuspunkten des Achsenlichts) erfüllen die folgenden Ausdrücke (25) und (26). Bc < Ba < Bb (25) Ac < Aa < Ab (26)
Die Konvergenzwinkel u3a, u3b und u3c des Achsenlichts erfüllen die vorstehend beschriebene Beziehung (18).
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystemseite 200-Seite hin konkav ist, wie in 14(b) gezeigt, bewegt sich die erste Linsengruppe 1b in einer Richtung weg von der zweiten Linsengruppe 2, im Vergleich mit 14(a) (Ba < Bb). Da das Achsenlicht, das auf die erste Linsengruppe 1b einfällt, sich in einem divergenten Zustand befindet, ist ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die erste Linsengruppe 1b einfällt, kleiner als ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die erste Linsengruppe 1a einfällt. Die erste Linsengruppe 1 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird (das heißt, mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, größer wird). Daher wird das Achsenlicht durch die erste Linsengruppe 1b mit einer schwächeren positiven Brechkraft als in 14(a) gebrochen. Daher wird ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die zweite Linsengruppe 2 einfällt, größer als in 14(a).
Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, größer wird (das heißt, mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird). Daher wird das Achsenlicht durch die zweite Linsengruppe 2 mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen als in 14(a). Im Ergebnis wird der Konvergenzwinkel des Achsenlichts kleiner (u3b < u3a). Das Achsenlicht wird bei der Position Fb fokussiert, die weiter von der zweiten Linsengruppe 2 entfernt ist als die Position Fa von der zweiten Linsengruppe 2 (Da < Db). Daher bewegt sich im Vergleich zu 14(a) die Position der Bildfläche auf der optischen Achse von der zweiten Linsengruppe 2 weg.
In Kontrast dazu bewegt sich, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 300-Seite konvex ist, wie in 14(c) gezeigt, die erste Linsengruppe 1c in einer Richtung in Richtung der zweiten Linsengruppe 2 im Vergleich zu 14(a) (Bc < Ba). Da das Achsenlicht, das auf die erste Linsengruppe 1c einfällt, sich in einem divergierenden Zustand befindet, ist ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die erste Linsengruppe 1c einfällt, größer als ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die erste Linsengruppe 1a einfällt. Die erste Linsengruppe 1 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, auf den das Achsenlicht einfällt, größer wird (das heißt, mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird). Daher wird das Achsenlicht durch die erste Linsengruppe 1c mit einer stärkeren positiven Brechkraft gebrochen als in 14(a). Daher wird ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die zweite Linsengruppe 2 einfällt, kleiner als in 14(a).
Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, auf den das Achsenlicht einfällt, kleiner wird (das heißt, mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, größer wird). Daher wird das Achsenlicht durch die zweite Linsengruppe 2 mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen als in 14(a). Im Ergebnis, wird der Konvergenzwinkel des Achsenlichts größer (u3a < u3c). Das Achsenlicht wird bei der Position Fc fokussiert, die näher zu der zweiten Linsengruppe 2 ist als die Position Fa zu der zweiten Linsengruppe 2 (Dc < Da). Daher bewegt sich im Vergleich zu 14(a) die Position der Bildfläche auf der optischen Achse in Richtung der zweiten Linsengruppe 2. Daher sind Positionen Fc, Fa und Fb der Bildflächen auf der optischen Achse in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her in Richtung der Vergrößerungsseite angeordnet (Dc < Da < Db).
16 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Veränderung in der Position der Bildfläche bei einer peripheren Position des Bildschirms. Komponenten, welche dieselben sind, wie diejenigen, die in 15 gezeigt sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen. v3a, v3b und v3c bezeichnen jeweilige Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird. Ga, Gb und Gc bezeichnen jeweilige Fokuspunkte des Peripherielichts, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird (das heißt Positionen der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms).
Abstände Ha, Hb und Hc zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und den Fokuspunkten des Peripherielichts erfüllen die folgende Beziehung (27). Hc < Ha < Hb (27)
Die Konvergenzwinkel v2a, v3b und v3c des Peripherielichts erfüllen die vorstehend beschriebene Beziehung (20).
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 300-Seite konkav ist, wie in 14(b) gezeigt, bewegt sich die erste Linsengruppe 1b in einer Richtung weg von der zweiten Linsengruppe 2, im Vergleich zu 14(a) (Ba < Bb). In diesem Zustand ist, da sich das Peripherielicht, das auf die erste Linsengruppe 1b einfällt, in einem divergierenden Zustand befindet, ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die erste Linsengruppe 1b einfällt, kleiner als ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die erste Linsengruppe 1a einfällt. Die erste Linsengruppe 1 ist so ausgebildet, dass das Peripherielicht mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, kleiner wird (das heißt mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, größer wird). Daher wird das Peripherielicht durch die erste Linsengruppe 1b mit einer schwächeren positiven Brechkraft als in 14(a) gebrochen. Daher wird ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die zweite Linsengruppe 2 einfällt, größer als in 14(a). Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass das Peripherielicht mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, größer wird (das heißt, mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird). Daher wird das Peripherielicht durch die zweite Linsengruppe 2 mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen, als in 14(a). Im Ergebnis wird der Konvergenzwinkel des Peripherielichts kleiner (v3b < v3a). Das Peripherielicht wird bei der Position Gb fokussiert, die weiter von der zweiten Linsengruppe 2 weg ist als die Position Ga von der zweiten Linsengruppe 2 (Ha < Hb). Daher bewegt sich im Vergleich zu 14(a) die Position der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms weg von der zweiten Linsengruppe 3.
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 300-Seite konvex ist, wie in 14(c) gezeigt, bewegt sich die erste Linsengruppe 1c in einer Richtung in Richtung der zweiten Linsengruppe 2, im Vergleich zu 14(a) (Bc < Ba). Da sich das Peripherielicht, das auf die erste Linsengruppe 1c einfällt, in einem divergenten Zustand befindet, ist in diesem Zustand ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die erste Linsengruppe 1c einfällt, größer als ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die erste Linsengruppe 1a einfällt. Die erste Linsengruppe 1 ist so ausgebildet, dass das Peripherielicht mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, größer wird (das heißt, mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, kleiner wird). Daher wird das Peripherielicht durch die erste Linsengruppe 1c mit einer stärkeren positiven Brechkraft als in 14(a) gebrochen. Daher ist ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die zweite Linsengruppe 2 einfällt, kleiner als in 14(a). Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass das Peripherielicht mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, kleiner wird (das heißt, mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, größer wird). Daher wird das Peripherielicht durch die zweite Linsengruppe 2 mit einer schwächeren negativen Brechkraft als in 14(a) gebrochen. Im Ergebnis wird der Konvergenzwinkel des Peripherielicht größer (v3a < v3c). Das Peripherielicht wird bei der Position Gc fokussiert, die näher zu der zweiten Linsengruppe 2 ist als die Position Ga zu der zweiten Linsengruppe 2 ist (Hc < Ha). Daher bewegt sich im Vergleich zu 5(a) die Position der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt auf dem Bildschirm in Richtung der zweiten Linsengruppe 2. Daher sind Positionen Gc, Ga und Gb der Bildflächen auf der optischen Achse in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her in Richtung der Vergrößerungsseite angeordnet (Hc < Ha < Hb).
Das Vorstehende wird im Detail beschrieben werden. In 16 sind Winkel zwischen den optischen Achsen des von der zweiten Linsengruppe 2 emittierten Lichts und einem oberen Strahl des Peripherielichts (das heißt Emissionswinkel des oberen Strahls) jeweils ausgedrückt als t3a, t3b und t3c. Ferner sind Winkel zwischen der optischen Achse des von der zweiten Linsengruppe 2 emittierten Lichts und einen unteren Strahl des Peripherielichts (das heißt, Emissionswinkel des unteren Strahls) jeweils ausgedrückt als s3a, s3b, s3c (v3a = t3a – s3a, v3b = t3b – s3b, v3c = t3c – s3c). In 14(a), sind Einfallshöhen des oberen Strahls und des unteren Strahls des Peripherielichts, das auf die zweite Linsengruppe 2 einfällt (Abstände von der optischen Achse zu Einfallspunkten) als h3a und g3a ausgedrückt. In 14(b) sind Einfallshöhen des oberen Strahls und des unteren Strahls des Peripherielichts, das auf die zweite Linsengruppe 2 einfällt, als h3b und g3b ausgedrückt. In 14(c) sind Einfallshöhen des oberen Strahls und des unteren Strahls des Peripherielichts, das auf die zweite Linsengruppe 2 einfällt, als h3c und g3c ausgedrückt. In dieser Hinsicht sind Beziehungen g3c < g3a < g3b und h3c < h3a < h3b erfüllt.
Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass der obere Strahl und der untere Strahl des Peripherielichts mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn die Einfallshöhe größer wird, und mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn die Einfallhöhe kleiner wird, unter Bezugnahme auf 14(a). Mit anderen Worten wird der obere Strahl in 14(a) mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen als in 14(c), und in 14(b) mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen als in 14(a). Der untere Strahl wird in 14(a) mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen als in 14(b), und in 14(c) mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen als in 14(a).
Daher ist t3c < t3a < t3b für den Emissionswinkel des oberen Strahls des Peripherielichts erfüllt. s3b < s3a < s3c ist für den Emissionswinkel des unteren Strahls des Peripherielichts erfüllt. Daher ist im Vergleich mit 14(a) das Peripherielicht in 14(b) bei einer Position fokussiert, die weiter von der zweiten Linsengruppe entfernt ist (Ha < Hb), und das Peripherielicht ist in 14(c) bei einer Position fokussiert, die näher zu der zweiten Linsengruppe liegt (Hc < Ha).
Ferner erfüllen die Abstände Aa, Ab und Ac zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und den Fokuspunkten des Achsenlicht, und die Abstände Ha, Hb und Hc zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und den Fokuspunkten des Peripherielichts die folgenden Ausdrücke (28) und (29). Ab – Aa > Hb – Ha (28) Aa – Ac > Ha – Hc (29)
17 zeigt Ergebnisse von 14(a), 14(b) und 14(c) auf eine überlappende Weise. Wie vorstehend beschrieben, ist die zweite Linsengruppe 2 so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, größer ist (das heißt, mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner ist). Die zweite Linsengruppe 2 ist so ausgebildet, dass das Peripherielicht mit einer stärkeren negativen Brechkracht gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, größer ist (das heißt, mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, kleiner ist).
Daher werden, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 300-Seite hin konkav ist, wie in 14(b) gezeigt, die Konvergenzwinkel von sowohl dem Achsenlicht als auch dem Peripherielicht kleiner im Vergleich zu 14(a). Die zweite Linsengruppe 2 ist jedoch so ausgebildet, dass eine Veränderungsmenge des Konvergenzwinkels des Achsenlichts größer ist als diejenige des Peripherielichts (|u3b – u3a| > |v3b – v3a|). Daher ist eine Veränderungsmenge des Abstands zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Fokuspunkt des Achsenlichts größer als diejenige des Peripherielichts (Ab – Aa > Hb – Ha).
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 300-Seite hin konvex ist, wie in 14(c) gezeigt, werden die Konvergenzwinkel von sowohl dem Achsenlicht als auch dem Peripherielicht ferner größer im Vergleich zu 14(a). Die zweite Linsengruppe 2 ist jedoch so ausgebildet, dass die Veränderungsmenge der Konvergenzwinkel des Achsenlichts größer ist als diejenige des Peripherielichts (|u3c – u3a| > |v3c – v3a|). Daher ist die Veränderungsmenge des Abstands zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Fokuspunkt des Achsenlichts größer als diejenige des Peripherielichts (Aa – Cc > Ha – Hc).
Numerische Beispiele.
Numerische Beispiele des optischen Projektionssystems 300 dieser Ausführungsform, die in 13 und 14 gezeigt ist, werden beschrieben. Tabelle 8 zeigt optische Daten des optischen Projektionssystems 300. Definitionen in Tabelle 6 sind äquivalent mit denjenigen in Tabelle 1. Die Oberflächenzahl A16 stellt die Pupille P („pupil P”) dar. Die Größe der Anzeigeeinrichtung 3 ist 14.515 mm × 8.165 mm. Die F-Zahl auf der Reduktionsseite ist 2.5. Die Größe des projizierten Bildes ist diagonal 15 Zoll, wenn die Bildfläche die planare Fläche ist. Die Projektionsvergrößerung ist 22,88 Mal. Wenn die Größe der Pixel der Anzeigeeinrichtung 7,56 μm beträgt, beträgt die Größe der Pixel, die auf dem Bildschirm 5 projiziert werden, ungefähr 0,17 mm.
[Tabelle 8]

Tabelle 9 zeigt asphärische Daten. Definitionen in Tabelle 9 sind äquivalent mit denjenigen in Tabelle 2. [Tabelle 9]

Oberflächenzahl	k	A4	A6	A8	A10	A12
S25	–2.178862E–01	–3.285628E–06	–3.820248E–09	–9.043610E–13	1.501556E–15	–1.265899E–18
S26	2.149397E+00	–3.757365E–06	3.773365E–09	–2.855695E–12	1.666896E–15	–4.924067E–19

Tabelle 10 zeigt jeweilige Parameter dieser Ausführungsform. Aus Tabelle 10 geht hervor, dass die vorstehend beschriebenen Ausdrücke (25) bis (29) erfüllt sind. [Tabelle 10]

PARAMETER	WERT
Aa	200.000
Ab	232.318
Ac	164.462
Ba	50.000
Bb	46.868
Bc	47.106
Ha	200.000
Hb	212.100
Hc	180.100
Ab – Aa	32.318
Aa – Ac	35.538
Hb – Ha	12.100
Ha – Hc	19.900
U3a	1.025
U3b	0.913
U3c	1.180
V3a	1.291
V3b	1.232
V3c	1.373
\|u3b – u3a\|	0.112
\|v3b – v3a\|	0.059
\|u3c – u3a\|	0.155
\|v3c – v3a\|	0.082

18A, 18B und 18C zeigen Fleckdiagramme bzw. Spotdiagramme („spot diagrams”) auf dem Bildschirm jeweils für den Fall, wenn der Bildschirm 5 die planare Form, die zu der optischen Projektionssystem 300-Seite hin konkave Form, und die zu der optischen Projektionssystem 300-Seite hin konvexe Form aufweist. Hier wird rotes Licht mit einer Wellenlänge von 630 nm, grünes Licht mit einer Wellenlänge von 530 nm, blaues Licht mit einer Wellenlänge von 460 nm verwendet. Das Verhältnis der Menge des roten Lichts, des grünen Lichts und des blauen Lichts, die auf den Bildschirm einfallen, ist auf 3:6:1 festgelegt.
Aus 18A, 18B und 18C ist eine Divergenz des Flecks ungefähr weniger oder identisch mit einer Größe eines Pixels (0.17 mm). Es ist ersichtlich, dass eine zufriedenstellende Leistung erreicht wird in allen Fällen, bei denen der Bildschirm 5 planar, konkav und konvex ist.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Krümmungsradius der Bildfläche auf 1000 mm festgelegt, entweder für die konkave Fläche oder die für konvexe Fläche. Wie vorstehend beschrieben, kann der Krümmungsradius des Bildschirms 5 jedoch innerhalb der Fokustiefe frei festgelegt werden. Hier wurde eine Beschreibung für den Fall abgegeben, bei dem der Bildschirm 5 planar, konkav oder konvex gemacht wird, indem die Position der Linse angepasst wird. In dieser Beziehung wird eine zufriedenstellende Leistung erreicht, indem die Position der Linse so eingestellt wird, dass ein Absolutwert des Krümmungsradius der Bildfläche in einem Bereich von 1000 mm bis Unendlich liegt.
Wie vorstehend beschrieben, ist das optische Projektionssystem 300 der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung dazu geeignet, die Krümmung der Bildfläche zu verändern (das heißt, die Bildfläche zu der planaren, konkaven oder konvexen Fläche zu verändern), indem die erste Linsengruppe 1 bewegt wird. Daher wird es möglich, die Bildfläche zu erreichen, die der gewünschten Bildschirmform entspricht. Da die Bildfläche, welche der gewünschten Bildschirmform entspricht, ferner erreicht werden kann, ist es möglich, eine Leistungsverschlechterung zu unterdrücken, die durch Defokussieren des Bildlichts erzeugt würde.
Bei dieser Ausführungsform wird die erste Linsengruppe 1 jedoch insgesamt bewegt. Diese Ausführungsform ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Es ist ebenfalls möglich, einen Teil von Linsen oder Linsengruppen, welche die erste Linsengruppe 1 bilden, zu bewegen. Wie schematisch unter Bezugnahme auf 15 und 16 beschrieben, ist es ferner lediglich notwendig, die erste Linsengruppe 1 mit einer insgesamt positiven Brechkraft zu bewegen. Dies schließt einen Fall nicht aus, bei dem die erste Linsengruppe 1 eine nichtbewegliche Linse oder Linsengruppe aufweist.
Ausführungsform 4.
19 ist ein Diagramm, das eine Ausbildung einer Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 40 gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt. Das optische Beleuchtungssystem (mit der Lichtquelle) und dergleichen ist dasselbe wie dasjenige von Ausführungsform 1 (1), und wird in der Figur ausgelassen. Komponenten, welche dieselben sind wie die in 1 gezeigten, werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Was Lichtpfade anbelangt, sind ein Lichtpfad des Achsenlichts und ein Lichtpfad des Peripherielichts (das heißt ein Lichtpfad, der durch einen Punkt auf der Anzeigeeinrichtung 3 läuft, der am weitesten von der optischen Achse entfernt ist und einen äußersten peripheren Punkt auf einem projizierten Bild erreicht) gezeigt.
Die Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 40 weist ein optisches Projektionssystem 400 auf. Das optische Projektionssystem 400 weist eine erste Linsengruppe 1 mit einer positiven Brechkraft und eine zweite Linsengruppe 2 mit einer negativen Brechkraft auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her, in Richtung der Vergrößerungsseite. Die erste Linsengruppe 1 weist eine Sublinsengruppe 11 mit einer positiven Brechkraft und einer Sublinsengruppe 12 mit einer positiven Brechkraft auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die Sublinsengruppe 11 weist eine bikonvexe Linse 201 und 202, eine bikonkave Linse 203, eine bikonvexe Linse 204, eine negative Meniskuslinse 205, dessen konkave Fläche der Vergrößerungsseite zugewandt ist, und eine bikonvexe Linse 206 und eine bikonkave Linse 207 auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die Sublinsengruppe 12 weist eine positive Meniskuslinse 208, deren konvexe Fläche der Vergrößerungsseite zugewandt ist, und eine bikonvexe Linse 209 auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die zweite Linsengruppe 2 weist eine bikonkave Linse 210, eine negative Meniskuslinse 211, deren konkave Fläche der Reduktionsseite zugewandt ist, und eine asphärische Linse 212 auf.
20 ist ein Diagramm zum Illustrieren von Funktionen des optischen Projektionselements 400. 20(a) zeigt einen Fall, bei dem Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 51 mit der planaren Form projiziert wird. 20(b) zeigt einen Fall, bei dem das Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 52 mit der konkaven Ebene zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin projiziert wird. 20(c) zeigt einen Fall, bei dem das Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 53 mit der zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin konvexen Form projiziert wird.
Bei dieser Ausführungsform werden Positionen der ersten Linsengruppe 1 und der zweiten Linsengruppe 2 in der Richtung der optischen Achse in Übereinstimmung mit der Form (das heißt planare, konkave oder konvexe Form) des Bildschirms 5 eingestellt. Wenn die Position von nur einer der ersten Linsengruppe 1 und der zweiten Linsengruppe 2 eingestellt wurde, verändert sich der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Bildschirm 5 maßgeblich, wie in 7 und 16 gezeigt, und daher verändert sich auch die Größe des projizierten Bilds maßgeblich.
21 zeigt Profile der projizierten Bilder auf den Bildschirm 5 jeweils, wenn der Bildschirm 5 die planare Form (das heißt ein planarer Bildschirm), die zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin konkave Form (das heißt ein konkaver Bildschirm), und die zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin konvexe Form (das heißt ein konvexer Bildschirm) aufweist. Wenn der Bildschirm 5 die planare Form aufweist, weist das projizierte Bild eine rechteckige Form auf, die der Form der Anzeigeeinrichtung 3 ähnlich ist. Wenn der Bildschirm 5 jedoch die konkave Form aufweist, nimmt der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Bildschirm 5 zu, sodass eine tonnenförmige Verzerrung auftritt, in Folge der konkaven Form des Bildschirms 5, und eine Bildgröße nimmt zu. Wenn der Bildschirm 5 die konvexe Form aufweist, nimmt der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Bildschirm 5 ab, sodass eine kissenförmige Verzerrung auftritt, in Folge der konvexen Form des Bildschirms 5, und die Bildgröße nimmt ab.
Wenn die Position von lediglich einer der ersten Linsengruppe 1 und der zweiten Linsengruppe 2 eingestellt wird, verändert sich auf diese Weise die Bildgröße gemäß der Bewegung der Linsengruppe. Daher kann eine konstante Bildgröße nicht erreicht werden, und eine Bildhelligkeit verändert sich ebenfalls. Wenn der Bildschirm 5 ferner die konkave Form aufweist, wird das Bild auf einem größeren Bereich projiziert, im Vergleich zu einem rechteckigen Bereich, auf dem das Bild projiziert wird, wenn der Bildschirm 5 die planare Form aufweist. Um daher sämtliche Bildinformationen anzuzeigen, ist es notwendig, den Anzeigeinhalt durch Signalverarbeitung zu reduzieren, um so innerhalb des rechteckigen Bereichs hineinzupassen. Im Ergebnis nimmt die effektive Anzahl Pixel, die für die Bildanzeige verwendet werden können, ab. Wenn der Bildschirm 5 ferner die konvexe Form aufweist, wird das Bild auf einem kleineren Bereich projiziert. Daher kann das Bild nicht ganz in dem rechteckigen Bereich angezeigt werden. Bei dieser Ausführungsform werden dementsprechend die vorstehend beschriebenen Phänomene (das heißt eine Veränderung in der Bildhelligkeit, eine Abnahme hinsichtlich effektiver Pixel und eine Abnahme hinsichtlich Anzeigebereich) reduziert, indem sowohl die erste Linsengruppe 1 und die zweite Linsengruppe 2 bewegt werden.
Die Linsenformen sind in den 20(a), 20(b) und 20(c) durchwegs dieselben, aber ein Abstand (Ba, Bb, Bc) zwischen dem Prisma PS und der ersten Linsengruppe 1, ein Abstand (Ia, Ib, Ic) zwischen der ersten Linsengruppe 1 und der zweiten Linsengruppe 2, und ein Abstand (Ja, Jb, Jc) zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Bildschirm 51, 52 und 53 verändern sich.
Diese Ausführungsform ist dieselbe wie Ausführungsform 2 in der Hinsicht, dass eine Einstellung der Position der zweiten Linsengruppe 2 dieselbe ist wie bei der Ausführungsform 2. Eine Veränderung der Größe des projizierten Bilds, die durch die Einstellung erzeugt wird, wird unterdrückt, indem die erste Linsengruppe 1 bewegt wird.
22(a) ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Veränderung in der Position der Bildfläche der optischen Achse in 20(a) und 20(b). 1a und 1b zeigen die erste Linsengruppe 1 bei Positionen angeordnet, die in 20(a) und 20(b) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. 2a und 2b geben die zweite Linse 2 bei Positionen angeordnet an, die in 20(a) und 20(b) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. u3a und u4b bezeichnen jeweilige Konvergenzwinkel des Achsenlichts, wenn von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert, jeweils in 20(a) und 20(b). Fa und F2b zeigen jeweilige Fokuspunkte des Achsenlichts an, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird (das heißt Positionen der Bildfläche auf der optischen Achse) jeweils in 20(a) und 20(b). Zum Vergleich zeigt 22(b) eine Veränderung in der Position der Bildfläche auf der optischen Achse in dem Fall an, bei dem die erste Linsengruppe 1 nicht bewegt wird, aber die zweite Linsengruppe 2 bewegt wird, wie in 5(a) und 5(b) gezeigt.
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin konkav ist, wie in 20(b) gezeigt, wird die zweite Linsengruppe 2(b) von einer Position 2(a) in einer Richtung bewegt, in Richtung der ersten Linsengruppe 1. Wie in 22(b) gezeigt, bewegt sich in diesem Zustand eine Position der Bildfläche auf der optischen Achse von Fa zu Fb und ist maßgeblich von der zweiten Linsengruppe 2b beabstandet, mit dem Ergebnis, dass sich die Bildgröße verändert. Dementsprechend wird, wie in 22(a) gezeigt, die erste Linsengruppe 1b von einer Position 1(a) in einer Richtung in Richtung der zweiten Linsengruppe 2 bewegt. Mit anderen Worten nimmt der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe 1 und der zweiten Linsengruppe 2 ab (Ib < Ia). Da das Achsenlicht, das auf die erste Linsengruppe 1b einfällt, sich in einem divergenten Zustand befindet, ist ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die erste Linsengruppe 1b einfällt, größer als ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die erste Linsengruppe 1a einfällt. Die erste Linsengruppe 1 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, größer wird (das heißt mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird). Daher wird das Achsenlicht durch die erste Linsengruppe 1b mit einer stärkeren positiven Brechkraft gebrochen als in 20(a) (das heißt als in 22(b)). Im Ergebnis wird der Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das auf die zweite Linsengruppe 2b einfällt, größer als in 20(a). Daher ist es möglich, den Konvergenzwinkel u4b daran zu hindern, relativ zu dem Konvergenzwinkel u3a exzessiv klein zu werden.
Das heißt, dass wenn nur die zweite Linsengruppe 2 bewegt wird, wie in 22(b) gezeigt, der Konvergenzwinkel u3b folglich signifikant kleiner wird als der Konvergenzwinkel u3a. Der Konvergenzwinkel kann jedoch gesteuert werden, indem die erste Linsengruppe 1 zusätzlich zu der zweiten Linsengruppe 2 bewegt wird, und die Veränderung hinsichtlich des Konvergenzwinkels kann reduziert werden. Obwohl der Fokuspunkt auf der optischen Achse (das heißt die Position der Bildfläche auf der optischen Achse (sich ferner von der zweiten Linsengruppe 2 durch die vorstehend beschriebene Funktion (Ja < Jb) wegbewegt, kann die Veränderung der Position der Bildfläche auf der optischen Achse reduziert werden, da die Veränderung in dem Konvergenzwinkel reduziert wird.
Ähnlich dazu ist 23(a) ein Diagramm zum Illustrieren einer Veränderung in der Position der Bildfläche auf der optischen Achse in 20(a) und 20(c). 1a und 1c bezeichnen die erste Linsengruppe 1, die bei Positionen angeordnet ist, die in 20(a) und 20(c) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. 2a und 2c bezeichnen die zweite Linsengruppe 2, die bei Positionen angeordnet sind, die in 20(a) und 20(c) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. u3a und u4c bezeichnen jeweilige Konvergenzwinkel des Achsenlichts, wenn von der zweiten Linsengruppe 2 jeweils in 20(a) und 20(c) emittiert. Fa und F2c bezeichnen jeweilige Fokuspunkte des Achsenlicht, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird (das heißt Positionen der Bildfläche auf der optischen Achse) jeweils in 20(a) und 20(c). Im Vergleich dazu stellt 23(b) eine Veränderung in der Position der Bildfläche auf der optischen Achse in dem Fall dar, bei dem die erste Linsengruppe 2 nicht bewegt wird, aber die zweite Linsengruppe 2 bewegt wird, wie in 5(a) und 5(b) gezeigt.
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin konvex ist, wie in 20(c) gezeigt, wird die zweite Linsengruppe 2c von der Position 2a in einer Richtung weg, in Richtung der ersten Linsengruppe 1 bewegt. In diesem Zustand bewegt sich, wie in 23(b) gezeigt, eine Position der Bildfläche auf der optischen Achse von Fa zu Fc und nähert sich der zweiten Linsengruppe 2c maßgeblich an, mit dem Ergebnis, dass sich die Bildgröße verändert. Dementsprechend wird, wie in 23(a) gezeigt, die erste Linsengruppe 1c in einer Richtung weg von der zweiten Linsengruppe 2 bewegt, in Bezug auf die Position 1a. Mit anderen Worten nimmt der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe 1 und der zweiten Linsengruppe 2 zu (Ia < Ic). Da sich Achsenlicht, das auf die erste Linsengruppe 1c einfällt, in einem divergenten Zustand befindet, ist ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die erste Linsengruppe 1c einfällt, kleiner als ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die erste Linsengruppe 1a einfällt. Die erste Linsengruppe 1 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird (das heißt mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, größer wird). Daher wird das Achsenlicht durch die erste Linsengruppe 1c mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen als in 20(a) (das heißt als in 23(b)). Im Ergebnis wird der Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das auf die zweite Linsengruppe 2c einfällt, kleiner als in 20(a). Daher ist es möglich, zu verhindern, dass der Konvergenzwinkel u4c relativ zu dem Konvergenzwinkel u3a exzessiv groß wird.
Das heißt, dass wenn nur die zweite Linsengruppe 2 bewegt wird, wie in 23(b) gezeigt, der Konvergenzwinkel u3c folglich signifikant größer wird als der Konvergenzwinkel u3a. Der Konvergenzwinkel kann jedoch gesteuert werden, indem die erste Linsengruppe 1 zusätzlich zu der zweiten Linsengruppe 2 bewegt wird, und die Veränderung in Konvergenzwinkel kann reduziert werden. Obwohl der Fokuspunkt auf der optischen Achse ferner (das heißt die Position der Bildfläche auf der optischen Achse) sich in Richtung der zweiten Linsengruppe 2 bewegt, durch die vorstehend beschriebene Funktion (Jc < Ja), kann die Veränderung der Position der Bildfläche auf der optischen Achse reduziert werden, da die Veränderung im Konvergenzwinkel reduziert wird.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die Abstände Ia, Ib und Ic zwischen der ersten Linse 1 und der zweiten Linsengruppe 2 und die Abstände Ja, Jb und Jc zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Bildschirm 5 (das heißt die Abstände zwischen der zweiten Linsengruppe und die Fokuspunkte des Achsenlichts) die folgenden Beziehungen (30) und (31) erfüllen. Ib < Ia < Ic (30) Jc < Ja < Jb (31)
24(a) ist ein Diagramm zum Illustrieren der Veränderung in der Position der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms (das heißt dem Peripherielicht) in 20(a) und 20(b). 1a und 1b bezeichnen die erste Linsengruppe 1, die bei Positionen angeordnet ist, die in 20(a) und 20(b) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. 2a und 2b bezeichnen die zweite Linsengruppe 2, die bei Positionen angeordnet ist, die in 20(a) und 20(b) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. v3a und v4b bezeichnen jeweils in 20(a) und 20(b) jeweilige Konvergenzwinkel des Achsenlichts, wenn von der zweiten Linsengruppe emittiert. Ga und G3b bezeichnen jeweils in 20(a) und 20(b) jeweilige Fokuspunkte des Peripherielichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird (das heißt Positionen der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms). Zum Vergleich zeigt 24(b) eine Veränderung in der Position der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms in dem Fall, in dem die erste Linsengruppe 1 nicht bewegt wird, aber die zweite Linsengruppe 2 bewegt wird, wie in 5(a) und 5(b) gezeigt.
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin konkav ist, wie in 20(b) gezeigt, wird die zweite Linsengruppe 2b von einer Position 2a in einer Richtung in Richtung der ersten Linsengruppe 1 bewegt. In diesem Zustand bewegt sich, wie in 24(b) gezeigt, eine Position der Bildfläche auf der optischen Achse von Ga zu Gb und ist maßgeblich von der zweiten Linsengruppe 2b beabstandet, mit dem Ergebnis, dass sich die Bildgröße verändert. Dementsprechend wird, wie in 24(a) gezeigt, die erste Linsengruppe 1b von einer Position 1a in einer Richtung in Richtung der zweiten Linsengruppe 2 bewegt. Mit anderen Worten nimmt der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe 1 und der zweiten Linsengruppe 2 ab (Ib < Ia). Da sich das Peripherielicht, das auf die erste Linsengruppe 1b einfällt, in einem divergenten Zustand befindet, ist ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die erste Linsengruppe 1b einfällt, größer als ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die erste Linsengruppe 1a einfällt. Die erste Linsengruppe 1 ist so ausgebildet, dass das Peripherielicht mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, größer wird (das heißt mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, kleiner wird). Daher wird das Peripherielicht durch die erste Linsengruppe 1b mit einer stärkeren positiven Brechkraft gebrochen als in 20(a) (das heißt als in 24(b)). Im Ergebnis wird der Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das auf die zweite Linsengruppe 2b einfällt, größer als in 20(a). Daher ist es möglich, zu verhindern, dass der Konvergenzwinkel v4b relativ zu dem Konvergenzwinkel v3a exzessiv klein wird.
Bei diesem Beispiel bewegt sich, obwohl sich die Position F2b der Bildfläche auf der optischen Achse in Bezug auf Fa zu einer Seite bewegt, die entgegengesetzt zu der zweiten Linsengruppe 2 ist, die Position E2b der Bildfläche des peripheren Abschnitts des Bildschirms zu derselben Seite hin wie die zweite Linsengruppe 2 in Bezug auf Ga. Im Allgemeinen ist die Veränderungsmenge der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms größer als die Veränderungsmenge der Position der zweiten Linsengruppe 2 (Kb < Ka). Daher kann der Konvergenzwinkel v4b größer gemacht werden als der Konvergenzwinkel v3a.
Ähnlich dazu ist 25(a) ein Diagramm zum Illustrieren einer Veränderung in der Position der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms (das heißt das Peripherielicht) in 20(a) und 20(c). 1a und 1c bezeichnen die erste Linsengruppe 1, die bei Positionen angeordnet ist, die in 20(a) und 20(c) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. 2a und 2c bezeichnen die zweite Linsengruppe 2, die bei Positionen angeordnet ist, die in 20(a) und 20(c) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. v3a und v4c bezeichnen jeweils in 20(a) und 20(c) jeweilige Konvergenzwinkel des Peripherielichts, wenn von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert. Ga und G2c bezeichnen jeweils in 20(a) und 20(c) jeweilige Fokuspunkte des Peripherielichts, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird (das Positionen der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des peripheren Abschnitt des Bildschirms). Zum Vergleich zeigt 25(b) eine Veränderung in der Position der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms in dem Fall, bei dem die erste Linsengruppe 1 nicht bewegt wird, aber die zweite Linsengruppe 2 bewegt wird, wie in 5(a) und 5(c) gezeigt.
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin konvex ist, wie in 20(c) gezeigt, wird die zweite Linsengruppe 2b von der Position 2a in einer Richtung weg bewegt, weg von der ersten Linsengruppe 1. In diesem Zustand bewegt sich, wie in 25(b) gezeigt, eine Position der Bildfläche auf der optischen Achse von Ga zu Gc und nähert sich der zweiten Linsengruppe 2c maßgeblich an, mit dem Ergebnis, dass sich die Bildgröße verändert. Dementsprechend wird, wie in 25(a) gezeigt, die erste Linsengruppe 1c in einer Richtung bewegt, in Richtung der zweiten Linsengruppe 2, in Bezug auf eine Position 1a. Mit anderen Worten nimmt der Abstand zwischen der ersten Linsengruppe 1 und der zweiten Linsengruppe 2 zu (Ia < Ic). Da sich das Peripherielicht, das auf die erste Linsengruppe 1c einfällt, in einem divergenten Zustand befindet, ist ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die erste Linsengruppe 1c einfällt, kleiner als ein Bereich, bei dem das Peripherielicht auf die erste Linsengruppe 1a einfällt. Die erste Linsengruppe 1 ist so ausgebildet, dass das Peripherielicht mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, kleiner wird (das heißt mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Peripherielicht einfällt, größer wird). Daher wird das Peripherielicht durch die erste Linsengruppe 1c mit einer schwächeren positiven Brechkraft als in 20(a) gebrochen (das heißt als in 25(b)). Im Ergebnis wird der Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das auf die zweite Linsengruppe 2c einfällt, kleiner als in 20(a). Daher ist es möglich, zu verhindern, dass der Konvergenzwinkel v4c relativ zu dem Konvergenzwinkel v3a exzessiv klein wird.
Obwohl sich die Position F2c der Bildfläche auf der optischen Achse zu derselben Seite hin bewegt wie die zweite Linsengruppe 2 in Bezug auf Fa, bewegt sich bei diesem Beispiel die Position G3c der Bildfläche des peripheren Abschnitts des Bildschirms zu einer Seite hin, die zu der zweiten Gruppe 2 in Bezug auf Ga entgegengesetzt angeordnet ist. Im Allgemeinen ist die Veränderungsmenge der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms größer als die Veränderungsmenge der Position der zweiten Linsengruppe 2 (Ka < Kc). Daher kann der Konvergenzwinkel v4c kleiner gemacht werden als der Konvergenzwinkel v3a.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die Abstände Ka, Kb und Kc zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und den Fokuspunkten des Peripherielichts die folgenden Ausdrücke (32) erfüllen. Kb < Ka < Kc (32)
26 zeigt Ergebnisse von 20(a), 20(b) und 20(c) auf eine überlappende Weise. Wie bei Ausführungsform 3 beschrieben, ist die Veränderungsmenge de Fokusposition, die durch die Bewegung der Linse verursacht wird, für das Achsenlicht größer als für das Peripherielicht. Daher erfüllen die Abstände Ja, Jb und Jc zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und den Fokuspunkten des Achsenlichts, und die Abstände Ka, Kb und Kc zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und den Fokuspunkten des Peripherielichts die folgenden Gleichungen (33) und (34). |Jb – Ja| > |Kb – Ka| (33) |Jc – Ja| > |Kc – Ka| (34)
27 zeigt Profile von projizierten Bildern auf dem Bildschirm 5 jeweils für den Fall, wenn der Bildschirm 5 bei dieser Ausführungsform die planare Form, die zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin konkave Form, oder die zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin konvexe Form aufweist. Wenn der Bildschirm 5 die planare Form aufweist, weist das projizierte Bild eine rechteckige Form auf, die ähnlich ist zu der Form der Anzeigeeinrichtung 3. Wenn der Bildschirm 5 die konkave Form aufweist, tritt eine tonnenförmige („barrel shaped”) Verzerrung auf. Wenn der Bildschirm 5 die konvexe Form aufweist, tritt ferner eine kissenförmige („pincushion shaped”) Verzerrung auf. Die Position der Bildfläche auf der optischen Achse und die Position der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms können jedoch auf geeignete Weise gesteuert werden, indem die erste Linsengruppe 1 und die zweite Linsengruppe 2 wie vorstehend beschrieben bewegt werden, und daher verändert sich die Größe des projizierten Bilds nicht maßgeblich. Bei dieser Ausführungsform können daher die Veränderungen der Bildhelligkeit, die Abnahme in effektiven Pixeln und die Abnahme des Anzeigebereichs reduziert werden.
Numerische Beispiele.
Numerische Beispiele des optischen Projektionssystems 400 dieser Ausführungsform, die in 19 und 20 gezeigt sind, werden beschrieben. Tabelle 11 zeigt optische Daten des optischen Projektionssystems 400. Definitionen in Tabelle 11 sind äquivalent mit denjenigen in Tabelle 1. Die Oberflächenzahl S17 stellt die Pupille P („pupil P”) dar. Die Größe der Anzeigeeinrichtung 3 ist 14.515 mm × 8.165 mm. Die F-Zahl auf der Reduktionsseite beträgt 2.5. Die Größe des projizierten Bildes ist diagonal 15 Zoll, wenn die Bildfläche die planare Fläche ist. Die Projektionsvergrößerung ist 22.88 Mal. Wenn die Größe der Pixel der Anzeigeeinrichtung 7.56 mm beträgt, beträgt die Größe der Pixel, die auf den Bildschirm 5 projiziert werden, ungefähr 0.17 mm. [Tabelle 11]

Tabelle 12 zeigt asphärische Daten. Definitionen in Tabelle 12 sind äquivalent mit denjenigen in Tabelle 2. [Tabelle 12]

Ober-Flächenzahl	k	A4	A6	A8	A10	A12
S25	–1.144600E+00	8.524152E–07	4.158249E–09	–9.273413E–12	9.379142E–15	–4.726130E–18
S26	1.121222E+00	7.606562E–07	2.299899E–09	–3.959267E–12	3.575719E–15	–1.280624E–18

Tabelle 13 zeigt jeweilige Parameter dieser Ausführungsform. Aus Tabelle 12 ist ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausdrücke (30) bis (34) erfüllt sind. [Tabelle 13]

PARAMETER	WERT
Ja	200.000
Jb	215.000
Jc	185.000
Ia	50.000
Ib	50.425
Ic	49.520
Ka	200.000
Kb	197.200
Kc	204.000
\|Jb – Ja\|	15.000
\|Jc – Ja\|	15.000
\|Kb – Ka\|	2.800
\|Kc – Ka\|	4.000
u3a	1.020
U3b	0.979
u3c	1.072
V3a	1.380
V3b	1.401
V3c	1.371
\|u3b – u3a\|	0.041
\|V3b – v3a\|	0.021
\|u3c – u3a\|	0.052
\|v3c – v3a\|	0.008

28a, 28b und 28c zeigen Fleckdiagramme bzw. Spotdiagramme („spot diagrams”) auf dem Bildschirm jeweils für den Fall, wenn der Bildschirm 5 die planare Form, die zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin konkave Form und die zu der optischen Projektionssystem 400-Seite hin konvexe Form aufweist. Hier werden rotes Licht mit einer Wellenlänge von 630 nm, grünes Licht mit einer Wellenlänge von 530 nm, blaues Licht mit einer Wellenlänge von 460 nm verwendet. Ein Verhältnis der Mengen des roten Lichts, des grünen Lichts und des blauen Lichts, die auf den Bildschirm einfallen, ist auf 3:6:1 festgelegt.
Aus 28A, 28B und 28C geht hervor, dass eine Divergenz des Flecks ungefähr kleiner ist als oder identisch ist mit einer Größe eines Pixels (0.17 mm). Es ist ersichtlich, dass eine zufriedenstellende Leistung erzeugt wird, in allen Fällen, wenn der Bildschirm 5 planar, konkav und konvex ist.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Krümmungsradius der Bildfläche auf 1000 mm festgelegt, entweder für die konkave Fläche oder die konvexe Fläche. Wie vorstehend beschrieben, kann der Krümmungsradius des Bildschirms 5 jedoch innerhalb der Fokustiefe frei festgelegt werden. Hier wurde eine Beschreibung für den Fall abgegeben, bei dem der Bildschirm 5 planar, konkav und konvex gemacht wird, indem die Position der Linse eingestellt wird. In dieser Beziehung kann eine zufriedenstellende Leistung erzielt werden, indem die Position der Linse so eingestellt wird, dass ein Absolutwert des Krümmungsradius der Bildfläche in einem Bereich von 1000 mm bis Unendlich liegt.
Wie vorstehend beschrieben, ist das optische Projektionssystem 400 von Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung dazu geeignet, die Krümmung der Bildfläche zu verändern (das heißt die Bildfläche zu der planaren, konkaven oder konvexen Fläche zu verändern), indem die zweite Linsengruppe 2 und die erste Linsengruppe 1 bewegt werden, und geeignet, die Veränderung in Bildgröße zu reduzieren. Daher ist es möglich, die Bildfläche zu erzielen, welche der gewünschten Bildschirmform und -Größe entspricht. Da die Bildfläche, welche der gewünschten Bildschirmform und -Größe entspricht, erzielt werden kann, wird es ferner möglich, eine Leistungsverschlechterung zu unterdrücken, die durch eine Defokussierung des Bildlichts erzeugt wird.
Bei dieser Ausführungsform werden jeweils die erste Linsengruppe 1 und die zweite Linsengruppe 2 insgesamt bewegt. Diese Ausführungsform ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Es ist auch möglich, einen Teil von Linsen oder Linsengruppen, welche die erste Linsengruppe 1 und die zweite Linsengruppe 2 bilden, zu bewegen. Wie schematisch unter Bezugnahme auf 22 bis 25 beschrieben, ist es ferner lediglich notwendig, die erste Linsengruppe 1 mit einer insgesamt positiven Brechkraft und die zweite Linsengruppe 2 mit einer insgesamt negativen Brechkraft zu bewegen. Dies schließt einen Fall nicht aus, bei dem die erste Linsengruppe 1 und die zweite Linsengruppe 2 eine nichtbewegliche Linse oder Linsengruppe aufweisen.
Ausführungsform 5.
29 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 50 gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt. Das optische Beleuchtungssystem (mit der Lichtquelle) und dergleichen ist dasselbe wie dasjenige von Ausführungsform 1 (1) und ist in der Figur weggelassen. Komponenten, welche dieselben sind, wie diejenigen, die in 1 gezeigt sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Was Lichtpfade anbelangt, sind ein Lichtpfad für das Achsenlicht und ein Lichtpfad für das Peripherielicht (das heißt ein Lichtpfad, der durch einen Punkt in der Anzeigeeinrichtung 3 hindurchläuft, der am Weitesten von der optischen Achse entfernt ist, und einen äußersten peripheren Abschnitt eines projizierten Bilds erreicht) gezeigt.
Die Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung 50 weist ein optisches Projektionssystem 500 auf. Das optische Projektionssystem 500 weist eine erste Linsengruppe 1 mit einer positiven Brechkraft, und eine zweite Linsengruppe 2 mit einer negativen Brechkraft auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite in Richtung der Vergrößerungsseite. Die erste Linsengruppe 1 weist eine Sublinsengruppe 11 mit einer positiven Brechkraft, und eine Sublinsengruppe 12 mit einer positiven Brechkraft auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die Sublinsengruppe 11 weist eine Sublinsengruppe 110 mit einer positiven Brechkraft, eine Sublinsengruppe 111 mit einer negativen Brechkraft, und eine Sublinsengruppe 112 mit einer positiven Brechkraft auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her.
Die Sublinsengruppe 110 weist bikonvexe Linsen 201 und 202 auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die Sublinsengruppe 111 weist eine bikonkave Linse 203, eine bikonvexe Linse 204 eine negative Meniskuslinse 205, deren konkave Fläche der Vergrößerungsseite zugewandt ist, und eine bikonvexe Linse 206, eine negative Meniskuslinse 207, deren konkave Fläche der Reduktionsseite zugewandt ist, und eine bikonkave Linse 208 auf, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die Sublinsengruppe 112 weist eine positive Meniskuslinse 209, die eine konvexe Fläche der Vergrößerungsseite zugewandt ist. Die Sublinsengruppe 12 weist eine positive Meniskuslinse 210 auf, deren konvexe Fläche der Vergrößerungsseite zugewandt ist, und eine bikonvexe Linse 211, und eine positive Meniskuslinse 212, deren konvexe Fläche der Reduktionsseite zugewandt ist, in der Reihenfolge von der Reduktionsseite her. Die zweite Linsengruppe 2 weist eine bikonkave Linse 213, eine negative Meniskuslinse 214, deren konkave Fläche der Reduktionsseite zugewandt ist, und eine asphärische Linse 215 auf.
30 ist ein Diagramm zum Illustrieren von Funktionen des optischen Projektionselements 500. 30(a) zeigt einen Fall, bei dem Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 51 mit der planaren Form projiziert wird. 30(b) zeigt einen Fall, bei dem das Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 52 mit der zu der optischen Projektionssystem 500-Seite hin konkaven Form projiziert wird. 30(c) zeigt einen Fall, bei dem Bildlicht von der Anzeigeeinrichtung 3 auf den Bildschirm 53 mit der zu der optischen Projektionssystem 500-Seite hin konvexen Form projiziert wird.
Bei dieser Ausführungsform werden Positionen der Sublinsengruppe 111 und der Sublinsengruppe 112 in der Richtung der optischen Achse in Übereinstimmung mit der Form (das heißt planare, konkave oder konvexe Form) des Bildschirms 5 eingestellt. Wie vorstehend beschrieben, verändert sich, wenn nur die Position von lediglich einer Linsengruppe eingestellt wird, der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Bildschirm 5 maßgeblich, wie in 7 und 16 gezeigt, und daher verändert sich auch die Größe des projizierten Bilds maßgeblich. Dementsprechend werden, wie bei Ausführungsform 4 beschrieben, bei dieser Ausführungsform zwei Linsengruppen 111 und 112 bewegt, um so die Veränderung in Bildhelligkeit, die Abnahme in effektiven Pixeln, und die Abnahme des Anzeigebereichs, die durch die Veränderung der Größe des projizierten Bilds erzeugt werden, zu reduzieren.
Die Linsenformen sind in den 30(a), 30(b) und 30(c) durchwegs dieselben, aber ein Abstand (Ma, Mb, Mc) zwischen der Sublinsengruppe 110 und der Sublinsengruppe 111, ein Abstand (Na, Nb, Nc) zwischen der Sublinsengruppe 111 und der Sublinsengruppe 112, und ein Abstand (La, Lb, Lc) zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Bildschirm 51, 52 und 53 verändern sich.
31(a) ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Veränderung in der Position der Bildfläche auf der optischen Achse in 30(a) und 30(b). 111a und 111b bezeichnen die Sublinsengruppe 111, die bei Positionen angeordnet ist, die in 30(a) und 30(b) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. 112a und 112b bezeichnen die Sublinsengruppe 112, die bei Positionen angeordnet ist, die in 30(a) und 30(b) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. Andere Linsengruppen (das heißt die Sublinsengruppe 110, die Sublinsengruppe 12 und die zweite Linsengruppe 2) sind ebenfalls als dünne Linsen schematisch illustriert. u3a und u5b bezeichnen jeweils in 30(a) und 30(b) jeweilige Konvergenzwinkel des Achsenlichts, wenn von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert. Fa und F3b bezeichnen jeweils in 30(a) und 30(b) jeweilige Fokuspunkte des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird (das heißt Positionen der Bildfläche auf der optischen Achse).
31(b) ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Veränderung in der Position der Bildfläche auf der optischen Achse in 30(a) und 30(c). 111a und 111c bezeichnen die Sublinsengruppe 111, die bei Positionen angeordnet ist, die in 30(a) und 30(c) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. 112a und 112c bezeichnen die Sublinsengruppe 112, die bei Positionen angeordnet ist, die in 30(a) und 30(c) gezeigt sind, die schematisch als dünne Linsen illustriert sind. Andere Linsengruppen (das heißt die Sublinsengruppe 110, die Sublinsengruppe 12 und die zweite Linsengruppe 2) sind ebenfalls schematisch als dünne Linsen illustriert. u3a und u5c bezeichnen jeweils in 30(a) und 30(c) jeweilige Konvergenzwinkel des Achsenlichts, wenn von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert. Fa und F3c bezeichnen jeweils in 30(a) und 30(c) jeweilige Fokuspunkte des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird (das heißt Positionen der Bildfläche auf der optischen Achse)
Die Abstände Na, Nb und Nc zwischen der Sublinsengruppe 110 und der Sublinsengruppe 111a, 111b und 111c und der Sublinsengruppe 112a, 112b und 112c, und die Abstände La, Lb und Lc zwischen der Sublinsengruppe 2 und dem Bildschirm 5 (das heißt die Abstände zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und den Fokuspunkten auf der optischen Achse) erfüllen die folgenden Beziehungen (35) und (36). Mc < Ma < Mb (35) Nc < Na < Nb (36)
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 500-Seite hin konkav ist, wie in 30(b) gezeigt, wird die Sublinsengruppe 111b von einer Position 111a in eine Richtung bewegt, weg von der Sublinsengruppe 110 (Na < Nb). Das Achsenlicht, das von der Sublinsengruppe 110 emittiert wird, befindet sich in einem konvergenten Zustand, und daher ist ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die Sublinsengruppe 111b einfällt, kleiner als ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die Sublinsengruppe 111a einfällt. Die Sublinsengruppe 111 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird (das heißt mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, größer wird). Daher wird das Achsenlicht durch die Sublinsengruppe 111b mit einer schwächeren negativen Brechkraft gebrochen als in 30(a). Wenn die Sublinsengruppe 112 in diesem Zustand nicht bewegt wird, wird der Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird, exzessiv klein, und die Position der Bildfläche auf der optischen Achse bewegt sich maßgeblich in einer Richtung weg von der zweiten Linsengruppe 2 in Bezug auf Fa.
Wie in 31(a) gezeigt, wird bei dieser Ausführungsform jedoch, da die Sublinsengruppe 111b in einer Richtung weg von der Sublinsengruppe 112 bewegt wird, die Sublinsengruppe 112b in derselben Richtung um eine größere Menge bewegt. Mit anderen Worten nimmt der Abstand zwischen der Sublinsengruppe 111b und der Sublinsengruppe 112 zu (Na < Nb). Da sich das Achsenlicht, das von der Sublinsengruppe 111b emittiert wird, in diesem Zustand in einem divergenten Zustand befindet, wird ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die Sublinsengruppe 112b einfällt, größer als wenn die Sublinsengruppe 112 nicht bewegt wird. Die Sublinsengruppe 112 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, größer wird (das heißt mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird). Daher wird das Achsenlicht durch die Sublinsengruppe 112b mit einer stärkeren positiven Brechkraft gebrochen, als wenn die Sublinsengruppe 112 nicht bewegt wird. Im Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass ein Konvergenzwinkel u5b des Achsenlicht, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, exzessiv klein wird relativ zu dem Konvergenzwinkel u3a des Achsenlichts in 30(a). Ferner ist es möglich, zu verhindern, dass sich die Position F3b der Bildfläche auf der optischen Achse maßgeblich in Richtung der zweiten Linsengruppe 2 bewegt in Bezug auf die Position Fa der Bildfläche des Achsenlichts in 30(a).
Wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 500-Seite hin konvex ist, wie in 30(c) gezeigt, wird die Sublinsengruppe 111c von der Position 111a in einer Richtung bewegt, in Richtung der Sublinsengruppe 110 (Nc < Na). Das Achsenlicht, das von der Sublinsengruppe 110 emittiert wird, befindet sich in einem konvergenten Zustand, und daher ist ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die Sublinsengruppe 111c einfällt, größer als ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die Sublinsengruppe 111a einfällt. Die Sublinsengruppe 111 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, größer wird (das heißt mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird). Daher wird das Achsenlicht durch die Sublinsengruppe 111c mit einer stärkeren negativen Brechkraft gebrochen als in 30(a). Wenn die Sublinsengruppe 112 in diesem Zustand nicht bewegt wird, wird der Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird, exzessiv groß, und die Position der Bildfläche auf der optischen Achse bewegt sich maßgeblich in einer Richtung, in Richtung der zweiten Linsengruppe 2 in Bezug auf Fa.
Da bei dieser Ausführungsform, wie in 31(b) gezeigt, jedoch die Sublinsengruppe 111c in einer Richtung bewegt wird, in Richtung der Sublinsengruppe 110, wird die Sublinsengruppe 112 in derselben Richtung um eine größere Menge bewegt. Mit anderen Worten nimmt der Abstand zwischen der Sublinsengruppe 111 und der Sublinsengruppe 112 ab (Nc > Na). Da sich das Achsenlicht, das von der Sublinsengruppe 111c emittiert wird, in diesem Zustand in einem divergenten Zustand befindet, wird ein Bereich, bei dem das Achsenlicht auf die Sublinsengruppe 112c einfällt, größer, als wenn die Sublinsengruppe 112 nicht bewegt wird. Die Sublinsengruppe 112 ist so ausgebildet, dass das Achsenlicht mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, kleiner wird (das heißt mit einer stärkeren Brechkraft gebrochen wird, wenn der Bereich, bei dem das Achsenlicht einfällt, größer wird). Daher wird das Achsenlicht durch die Sublinsengruppe 112c mit einer schwächeren positiven Brechkraft gebrochen, als wenn die Sublinsengruppe 112 nicht bewegt wird. Im Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass der Konvergenzwinkel u5c des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, relativ zu dem Konvergenzwinkel u3a des Achsenlichts in 30(a) exzessiv groß wird. Ferner ist es möglich, zu verhindern, dass sich die Position F3c der Bildfläche auf der optischen Achse maßgeblich in Richtung der zweiten Linse 2 bewegt, in Bezug auf die Position Fa der Bildfläche des Achsenlichts in 30(a).
32 ist ein Diagramm zum Illustrieren einer Veränderung in der Position der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms (das heißt dem Peripherielicht) in 30(a) und 30(b). 30(a) zeigt einen Fall, bei dem die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 500-Seite hin konkav ist, wie in 30(b) gezeigt. 30(b) zeigt einen Fall, bei dem die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem 500-Seite hin konvex ist, wie in 30(c) gezeigt. Bezugszeichen für die Linsen sind dieselben wie diejenigen bei 31. V5b und v5c sind Konvergenzwinkel des Peripherielichts, wenn von der zweiten Linsengruppe 3 emittiert, jeweils in 30(b) und 30(c). Gab und G3c bezeichnen jeweilige Fokuspunkte des Peripherielichts, das von der zweiten Linsengruppe 2 emittiert wird (das heißt Positionen auf der Bildfläche bei dem peripheren Abschnitt des Bildschirms), jeweils in 30(b) und 30(c).
Die Abstände Ma, Mb und Mc zwischen der Sublinsengruppe 110 und der Sublinsengruppe 111a, 111b und 111c, die Abstände Na, Nb und Nc zwischen der Sublinsengruppe 111a, 111b und 111c und der Sublinsengruppe 112a, 112b und 112c, die Abstände La, Lb und Lc zwischen der Sublinsengruppe 2 und den Fokuspunkten des Achsenlichts, und die Abstände Ca, Ob und Oc zwischen der zweiten Linsengruppe und den Fokuspunkten des Peripherielichts erfüllen die folgenden Ausdrücke (37) bis (42). |Lb – La| > |Ob – Ca| (37) |Lc – La| < |Oc – Ca| (38) Mb – Ma < Ma – Mc (39) Nb – Na < Na – Nc (40) |Lc – La| < |Lb – La| (41) |Ob – Ca| < |Oc – Oa| (42)
Bei dieser Ausführungsform wird die Fokusposition des Achsenlichts in dem Fall des konkaven Bildschirms um eine größere Menge bewegt (in Bezug auf die Fokusposition des Achsenlichts in dem Fall des planaren Bildschirms) als die Fokusposition des Achsenlichts in dem Fall des konvexen Bildschirms (Ausdruck (37)). Im Gegensatz dazu wird die Fokusposition des Peripherielichts in dem Fall des konvexen Bildschirms um eine größere Menge bewegt (in Bezug auf die Fokusposition des Peripherielichts in dem Fall des planaren Bildschirms) als die Fokusposition des Peripherielichts in dem Fall des konkaven Bildschirms (Ausdruck (38)). Daher ist die Bewegungsmenge der Fokusposition (in Bezug auf die Fokusposition in dem Fall des planaren Bildschirms) größer für das Achsenlicht als für das Peripherielicht (Ausdruck (37)). Im Gegensatz dazu ist die Bewegungsmenge der Fokusposition (in Bezug auf die Fokusposition in dem Fall des planaren Bildschirms) in dem Fall des konvexen Bildschirms größer für das Peripherielicht als für das Achsenlicht (Ausdruck (38)).
33 zeigt Profile der projizierten Bilder auf dem Bildschirm 5 jeweils wenn der Bildschirm 5 die planare Form (das heißt der planare Bildschirm), die zu der optischen Projektionssystem 500-Seite hin konkave Form (das heißt der konkave Bildschirm), und die zu der optischen Projektionssystem 500-Seite hin konvexe Form (das heißt der konvexe Bildschirm) aufweist. Wenn der Bildschirm 5 die planare Form aufweist, weist das projizierte Bild eine rechteckige Form auf, die der Form der Anzeigeeinrichtung 3 ähnlich ist.
Im Gegensatz dazu tritt, wenn der Bildschirm 5 die konkave Form aufweist (das heißt der konkave Bildschirm), eine tonnenförmige Verzerrung auf. In diesem Fall wird, indem die Fokusposition des Achsenlichts von der Fokusposition in dem Fall des planaren Bildschirms um eine relativ große Menge bewegt wird, die Position der Bildfläche des Peripherielichts, die vier Ecken des projizierten Bilds entspricht) im Wesentlichen in Übereinstimmung gebracht mit vier Ecken des projizierten Bilds (mit einer rechteckigen Form) in dem Fall des planaren Bildschirms.
Im Gegensatz dazu tritt, wenn der Bildschirm 5 die konvexe Form aufweist (das heißt der konvexe Bildschirm), eine kissenförmige Verzerrung auf. Das Bildlicht (Hauptstrahl), das von dem optischen Projektionssystem 500 emittiert wird, läuft weitgehend auseinander. Daher ist ein Einfallswinkel des Hauptstrahls (das heißt ein Winkel zwischen einer Normallinie der Bildfläche und des Hauptstrahls) größer in dem Fall des konvexen Bildschirms als in dem Fall des konkaven Bildschirms, unter der Annahme, dass die Krümmungen der Bildschirme dieselben sind. Daher ist eine Verzerrungsmenge infolge einer Positionsveränderung von dem planaren Bildschirm größer in dem Fall des konvexen Bildschirms als in dem Fall des konkaven Bildschirms. Dementsprechend muss in dem Fall des konvexen Bildschirms die Fokusposition des Achsenlichts daran gehindert werden, sich von der Fokusposition in dem Fall des planaren Bildschirms maßgeblich zu bewegen, und die Position der Bildfläche des Peripherielichts (das vier Ecken des projizierten Bilds entspricht) wird auf außerhalb von vier Ecken des projizierten Bilds (Rechteck) gebracht, das in dem Fall des planaren Bildschirms projiziert wird. In dem Fall des konvexen Bildschirms werden ferner Mittelabschnitte von vier Seiten des projizierten Bilds in Kontakt mit dem projizierten Bilds (Rechteck) in dem Fall des planaren Bildschirms gebracht.
Mit anderen Worten wird die Bewegungsmenge der Fokusposition des Achsenlichts (in Bezug auf die Fokusposition in dem Fall des planaren Bildschirms) größer gemacht in dem Fall des konkaven Bildschirms als in dem Fall des konvexen Bildschirms (Ausdruck (41)). Ferner wird die Bewegungsmenge der Fokusposition des Peripherielichts (in Bezug auf die Fokusposition in dem Fall des planaren Bildschirms) größer gemacht in dem Fall des konvexen Bildschirms als in dem Fall des konkaven Bildschirms (Ausdruck (42)).
In dem Fall des konvexen Bildschirms ist es notwendig, dass ein Bild auf eine höhere Bildhöhe (zu einer Position, die weiter von der optischen Achse entfernt ist) abgebildet wird, als in dem Fall des konkaven Bildschirms, und daher ist eine Veränderung der Bildhöhe (in Bezug zu derjenigen in dem Fall des planaren Bildschirms) groß. Die Bewegungsmengen der Sublinsengruppen 111 und 112 werden daher in dem Fall des konvexen Bildschirms größer gemacht (Ausdrücke (39) und (40)). Auf diese Weise werden der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und dem Bildschirm 5 und die Krümmung der Bildfläche so ermittelt, dass die Profile der projizierten Bilder in den Fällen des konkaven Bildschirms und des konvexen Bildschirms durch das projizierte Bild (Rechteck) in dem Fall des planaren Bildschirms umschrieben werden. Daher kann Licht, das auf außerhalb des Rechteckbereichs projiziert wird, minimiert werden. Im Ergebnis kann ein Lichtverlust minimiert werden, und eine Veränderung der Helligkeit kann minimiert werden. Ferner kann, da Pixel effektiv genutzt werden, eine Abnahme in effektiven Pixeln verhindert werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist, wenn die Bildfläche in Richtung der optischen Projektionssystem 500-Seite konvex ist, wie in 30(c) gezeigt, eine Abweichung von der ebenen Bildfläche bei der Peripherie des Bildschirms größer als auf der optischen Achse. Daher werden die Konvergenzwinkel u3a, u3c, v3a und v3c des Achsenlichts und des Peripherielichts so festgelegt, dass sie den folgenden Ausdruck (43) erfüllen, der zu dem Ausdruck (24) entgegengesetzt ist. |u3c – u3a| < |v3c – v3a| (43)
In dieser Hinsicht werden, wenn die Bildfläche in Richtung der optischen Projektionssystem 500-Seite hin konkav ist, wie in 30(b) gezeigt, die Konvergenzwinkel u3a, u3c, v3a, v3c des Achsenlichts und des Peripherielichts so festgelegt, dass sie den vorstehend beschriebenen Ausdruck (23) erfüllen.
Numerische Beispiele.
Numerische Beispiele des optischen Projektionssystems 500 dieser Ausführungsform, die in 29 und 30 gezeigt ist, werden beschrieben. Tabelle 14 zeigt optische Daten des optischen Projektionssystems 500. Definitionen in Tabelle 14 sind äquivalent mit denjenigen in Tabelle 1. Die Oberflächenzahl S16 stellt die Pupille P („pupil”) dar. Eine Größe der Anzeigeeinrichtung 3 ist 14.515 mm × 8.165 mm. Eine F-Zahl auf der Reduktionsseite ist 2.5. Eine Größe eines projizierten Bilds ist diagonal 15 Zoll, wenn die Bildfläche die planare Fläche ist. Eine Projektionsvergrößerung beträgt 22,88 Mal. Wenn eine Größe eines Pixels der Anzeigeeinrichtung 7,56 mm beträgt, beträgt eine Größe eines auf dem Bildschirm 5 projizierten Pixels ungefähr 0,17 mm. [Tabelle 14]

Tabelle 15 zeigt asphärische Daten. Definitionen in Tabelle 15 sind äquivalent mit denjenigen in Tabelle 2. [Tabelle 15]

Ober-Flächenzahl	S31	S32
k	0.000000E+00	0.000000E+00
A1	0.000000E+00	0.000000E+00
A2	–3.511165E–04	3.939698E–03
A3	8.599089E–05	1.584909E–04
A4	–4.725471E–05	–6.230829E–05
A5	1.306746E–06	2.673245E–06
A6	1.361054E–08	–4.280042E–08
A7	–7.904164E–10	–3.856039E–10
A8	–1.336386E–11	1.734110E–11
A9	3.599545E–13	1.350567E–13
A10	4.402012E–15	–9.456480E–15
A11	2.337848E–16	–9.588499E–17
A12	–9.075947E–18	3.169599E–18
A13	–4.963122E–20	4.719028E–20
A14	4.212299E–22	1.484773E–21
A15	4.562578E–23	5.704599E–24
A16	2.395440E–24	–9.831649E–25
A17	9.166723E–26	–2.422356E–26
A18	2.044916E–27	–1.301762E–27
A19	–5.128536E–29	–2.403149E–29
A20	–3.474356E–30	1.986309E–30

Tabelle 16 zeigt jeweilige Parameter dieser Ausführungsform. Aus Tabelle 16 geht hervor, dass die vorstehend beschriebenen Ausdrücke (35) bis (43) erfüllt sind. [Tabelle 16]

PARAMETER	WERT
Ma	2.790
Mb	2.840
Mc	2.700
Na	3.080
Nb	3.120
Nc	2.860
La	185.000
Lb	206.700
Lc	178.600
Oa	185.000
Ob	182.900
Oc	207.800
Lb – La	21.700
Lc – La	6.400
Ob – Oa	2.100
Oc – Oa	22.800
Mb – Ma	0.050
Ma – Mc	0.090
Nb – Na	0.040
Na – Nc	0.220
u3a	1.155
u3b	1.071
u3c	1.189
v3a	1.461
v3b	1.473
v3c	1.317
\|u3b – u3a\|	0.084
\|v3b – v3a\|	0.012
\|u3c – u3a\|	0.034
\|v3c – v3a\|	0.144

35A, 35B und 35C zeigen Fleckdiagramme bzw. Spotdiagramme („spot diagrams”) auf dem Bildschirm jeweils, wenn der Bildschirm 5 planar, zu der optischen Projektionssystem 200-Seite hin konkav und zu der optischen Projektionssystem 200-Seite hin konvex ist. Hier werden rotes Licht mit einer Wellenlänge von 630 nm, grünes Licht mit einer Wellenlänge von 530 nm, blaues Licht mit einer Wellenlänge von 460 nm verwendet. Ein Verhältnis der Mengen des roten Lichts, des grünen Lichts und des blauen Lichts, die auf den Bildschirm einfallen, ist auf 3:6:1 festgelegt.
Aus den 35A, 35B und 35C ergibt sich, dass eine Divergenz des Flecks ungefähr kleiner ist als oder identisch ist mit einer Größe eines Pixels (0,15 mm). Es ist ersichtlich, dass in allen Fällen eine zufriedenstellende Leistung erzeugt wird, wenn der Bildschirm 5 planar, konkav und konvex ist.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Krümmungsradius der Bildfläche auf 1000 mm festgelegt, sowohl für die konkave Fläche als auch die konvexe Fläche. Wie vorstehend beschrieben, kann der Krümmungsradius des Bildschirms 5 jedoch innerhalb der Fokustiefe frei festgelegt werden. Hier wurde eine Beschreibung für den Fall abgegeben, bei dem der Bildschirm 5 planar, konkav und konvex gemacht wird, indem die Position der Linse eingestellt wird. In dieser Beziehung kann eine zufriedenstellende Leistung erzielt werden, indem die Position der Linse so eingestellt wird, dass ein Absolutwert des Krümmungsradius der Bildfläche in einem Bereich von 1000 mm bis Unendlich liegt.
Bei dieser Ausführungsform werden ferner jeweils die Sublinsengruppe 111 und 112 jeweils mit negativer und positiver Brechkraft in der ersten Linsengruppe 1 bewegt. Es ist jedoch auch möglich, andere Linsen der ersten Linsengruppe 1 zu bewegen, solange dieselbe Funktion erzielt wird.
Wie vorstehend beschrieben, ist das optische Projektionssystem 500 von Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung dazu geeignet, die Krümmung der Bildfläche zu verändern (das heißt die Bildfläche zu der planaren, konkaven oder konvexen Fläche zu verändern), indem die zweite Sublinsengruppe 111 und die Sublinsengruppe 112 bewegt werden. Die Veränderung in Bildgröße kann ferner reduziert werden, indem die Position auf dem Bildschirm 5 geeignet festgelegt wird. Daher wird es möglich, die Bildfläche zu erzielen, welche der gewünschten Bildschirmform und -Größe entspricht. Da die Bildfläche, welche der gewünschten Bildschirmform und -Größe entspricht, erzielt werden kann, wird es ferner möglich, eine Leistungsverschlechterung zu unterdrücken, die durch Defokussierung des Bildlichts erzeugt wird.
Bei der vorstehenden Beschreibung wurden das Achsenlicht und das Peripherielicht auf Basis eines Tangentialraums beschrieben. Dasselbe kann jedoch auch in Bezug auf Zwischenlicht und für eine sagittale Oberfläche („sagittal surface”) ausgesagt werden. Dies ist evident aus vorstehend beschriebenen, zufriedenstellenden Fleckdiagrammen. Das heißt, dass Effekte der jeweiligen Linsen und jeweiligen Linsengruppen des optischen Projektionssystems von dem Achsenlicht zu dem Peripherielicht kontinuierlich variieren. In Bezug auf die zweite Linsengruppe besteht eine Fokusposition des Zwischenlichts zwischen dem Achsenlicht und dem Peripherielicht. Daher kann die Bildfläche zu einer glatt konkaven Fläche und einer glatt konvexen Fläche gemacht werden.
Damit die Linsen und die Linsengruppen die vorstehend beschriebenen Effekte an dem Achsenlicht, dem Zwischenlicht und dem Peripherielicht erzielen, ist es bevorzugt, optische Parameter sowie eine Dicke, Flächenformen und Intervalle der Linsen zu optimieren, indem die vorstehend beschriebenen Beziehungen bezüglich der Abstände, Konvergenzwinkel oder dergleichen als Randbedingungen benutzt werden. Ferner ist es effektiv, die Linsenfläche asphärisch zu machen.
Bei der vorstehenden Beschreibung schließt die Bildfläche die optische Achse ein. Die Bildfläche ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Es ist ebenfalls möglich, dass die Bildfläche die optische Achse nicht einschließt. Die Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise zu der optischen Achse versetzt angeordnet sein, um so eine Schrägprojektion auf den Bildschirm auszuführen.
Bei der vorstehenden Beschreibung wurde die Bildfläche ferner als eine sphärische Fläche beschrieben. Die Bildfläche ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Bildfläche kann eine asphärische Fläche oder eine frei gekrümmte Fläche sein, indem Linsenparameter verändert werden oder eine frei gekrümmte Flächenlinse verwendet wird.
Wie vorstehend beschrieben ist die Bildschirmform ferner nicht auf eine sphärische Fläche limitiert. Solang sich die Bildschirmfläche mit Lichtstrom innerhalb der Fokustiefe bzw. Schärfentiefe der jeweiligen Objektpunkte schneidet, kann die Bildschirmfläche eine asphärische Fläche oder eine frei gekrümmte Fläche sein.
Ferner können die optischen Projektionssysteme der Ausführungsformen 2 bis 5 beispielsweise auf eine Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung angewandt werden (3) zur Verwendung in einem Fahrzeug, wie bei Ausführungsform 1 beschrieben, und können auch für andere Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtungen verwendet werden.
Erklärung von Bezugszeichen

1, 1a, 1b, 1c ... erste Linsengruppe, 2, 2a, 2b, 2c ... zweite Linsengruppe, 11, 12 ... Linse, 110, 111, 112 ... Sublinsengruppe, 21 ... Linse (erste Linse), 22 ... Linse (zweite Linse), 3 ... Anzeigeeinrichtung, 4 ... optische Achse, 5, 51, 52, 53 ... Bildschirm, 6 ... Lichtquelle, 7 ... Lichtvereinheitlichungselement, 8 ... optisches Beleuchtungssystem, P ... Pupille („pupil”), 10, 20, 30, 40, 50 ... Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung, 100, 200, 300, 400, 500 ... optisches Projektionssystem, 101 ... optisches Beleuchtungssystem, PS ... Totalreflexionsprisma.

Claims

Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung mit: einer Anzeigeeinrichtung, die Bildlicht erzeugt, und einem optisches Projektionssystem, welches durch die Anzeigeeinrichtung erzeugtes Bildlicht in einem vergrößerten Maßstab auf einen Bildschirm projiziert, wobei das optische Projektionssystem eine erste Linsengruppe mit einer insgesamt positiven Brechkraft, und eine zweite Linsengruppe mit einer insgesamt negativen Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linsengruppe eine erste Linse und eine zweite Linse aufweist, in einer Reihenfolge von der Anzeigeeinrichtungs-Seite her, wobei sowohl die erste Linse als auch die zweite Linse negative Brechkräfte aufweisen, wobei, unter dem Bildlicht, Licht, das von einem Schnittbereich der Anzeigeeinrichtung und einer optischen Achse des optischen Projektionssystems emittiert wird, als Achsenlicht bezeichnet wird, und Licht, das von einer Peripherie der Anzeigeeinrichtung emittiert wird, als Peripherielicht bezeichnet wird, wobei, wenn die erste Linse in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird, und die zweite Linse von der Anzeigeeinrichtung wegbewegt wird, in Bezug auf Positionen der ersten Linse und der zweiten Linse in einer Richtung der optischen Achse, wenn die Bildfläche planar ist, eine Fokusposition des Peripherielichts in der Richtung der optischen Achse näher zu dem optischen Projektionssystem gelangt als eine Fokusposition des Achsenlichts, und die Bildfläche zu der der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav gemacht wird, wobei, wenn die erste Linse von der Anzeigeeinrichtung wegbewegt wird, und die zweite Linse in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird, in Bezug auf die Positionen der ersten Linse und der zweiten Linse in der Richtung der optischen Achse, wenn die Bildfläche planar ist, die Fokusposition des Achsenlichts in der Richtung der optischen Achse näher zu dem optischen Projektionssystem gelangt als die Fokusposition des Peripherielichts, und die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konvex gemacht wird, und wobei eine Krümmung der durch das optische Projektionssystem gebildeten Bildfläche verändert wird, indem die Bildfläche konvex und konkav gemacht wird.
Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav ist, ein Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das auf die erste Linse einfällt, als u1b ausgedrückt wird, ein Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das von der ersten Linse emittiert wird, als u2b ausgedrückt wird, ein Konvergenzlicht des Achsenlichts, das von der zweiten Linse emittiert wird, als u3b ausgedrückt wird, ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das auf die erste Linse einfällt, als v1b ausgedrückt wird, ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das von der ersten Linse emittiert wird, als v2b ausgedrückt wird und ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das von der zweiten Linse emittiert wird, als v3b ausgedrückt wird, wobei, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konvex ist, ein Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das auf die erste Linse einfällt, als u1c ausgedrückt wird, ein Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das von der ersten Linse emittiert wird, als u2c ausgedrückt wird, ein Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das von der zweiten Linse emittiert wird, als u3c ausgedrückt wird, ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das auf die erste Linse einfällt, als v1c ausgedrückt wird, ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das von der ersten Linse emittiert wird, als v2c ausgedrückt wird, und ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das von der zweiten Linse emittiert wird, als v3c ausgedrückt wird, und wobei die folgenden Ausdrücke erfüllt sind: u2c > u2b, u3c > u3b, v2c > v2b, v3c > v3b, u1b – u2b > v1b – v2b, u1c – u2c > v1c – v2c, (U1c – u2c) – (v1c – v2c) > (u1b – u2b) – (v1b – v2b), und (V2c – v3c) – (u2c – u3c) > (v2b – v3b) – (u2b – u3b).
Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung mit: einer Anzeigeeinrichtung, die Bildlicht erzeugt, und einem optisches Projektionssystem, welches durch die Anzeigeeinrichtung erzeugtes Bildlicht in einem vergrößerten Maßstab auf einen Bildschirm projiziert, wobei das optische Projektionssystem eine erste Linsengruppe mit mindestens einer Linse und einer insgesamt positiven Brechkraft, und eine zweite Linsengruppe mit mindestens einer Linse und einer insgesamt negativen Brechkraft aufweist, in einer Reihenfolge von der Anzeigeeinrichtungs-Seite her wobei eine Krümmung einer durch das optische Projektionssystem gebildeten Bildfläche verändert wird, indem mindestens eine Linse unter jeweiligen Linsen, welche die erste Linsengruppe und die zweite Linsengruppe bilden, in einer Richtung einer optischen Achse eingestellt wird, wobei, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav ist, eine Fokusposition von Achsenlicht auf einer Seite angeordnet ist, die zu der zweiten Linse entgegengesetzt ist, in Bezug auf eine Fokusposition des Achsenlichts, wenn die Bildfläche planar ist, und wobei, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konvex ist, die Fokusposition des Achsenlichts auf derselben Seite angeordnet ist wie die zweite Linse, in Bezug auf die Fokusposition des Achsenlichts, wenn die Bildfläche planar ist.
Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Bildebene zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav gemacht wird, indem mindestens eine Linse unter Linsen, welche die erste Linsengruppe bilden, in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird, in Bezug auf Positionen der jeweiligen Linsen in der Richtung der optischen Achse, wenn die Bildebene planar ist, wobei die Bildebene zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konvex gemacht wird, indem mindestens eine Linse unter Linsen, welche die erste Linsengruppe bilden, von der Anzeigeeinrichtung weg bewegt wird, in Bezug auf Positionen der jeweiligen Linsen in der Richtung der optischen Achse, wenn die Bildebene planar ist.
Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Bildebene zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav gemacht wird, indem mindestens eine Linse unter Linsen, welche die zweite Linsengruppe bilden, in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird, in Bezug auf die Positionen der jeweiligen Linsen in der Richtung der optischen Achse, wenn die Bildebene planar ist, wobei die Bildebene zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konvex gemacht wird, indem mindestens eine Linse unter Linsen, welche die zweite Linsengruppe bilden, von der Anzeigeeinrichtung weg bewegt wird, in Bezug auf Positionen der jeweiligen Linsen in der Richtung der optischen Achse, wenn die Bildebene planar ist.
Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Bildebene zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav gemacht wird, indem mindestens eine Linse unter Linsen, welche die erste Linsengruppe bilden, von der Anzeigeeinrichtung weg bewegt wird, und mindestens eine Linse unter Linsen, welche die zweite Linsengruppe bilden, in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird, in Bezug auf Positionen der jeweiligen Linsen in der Richtung der optischen Achse, wenn die Bildebene planar ist, wobei die Bildebene zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konvex gemacht wird, indem mindestens eine Linse unter Linsen, welche die erste Linsengruppe bilden, in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird, und mindestens eine Linse unter Linsen, welche die zweite Linsengruppe bilden, von der Anzeigeeinrichtung weg bewegt wird, in Bezug auf Positionen der jeweiligen Linsen der Richtung der optischen Achse, wenn die Bildebene planar ist.
Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, bei der eine Krümmung der Bildfläche, die durch das optische Projektionssystem gebildet wird, gemäß einer Form des Bildschirms verändert wird, in dem mindestens zwei Linsen unter Linsen, welche die erste Linsengruppe bilden, in der Richtung der optischen Achse bewegt werden.
Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der, unter dem Bildlicht, Licht, das von einem Schnittbereich der Anzeigeeinrichtung und der optischen Achse des optischen Projektionssystems emittiert wird, als Achsenlicht bezeichnet wird, und Licht, das von einer Peripherie der Anzeigeeinrichtung emittiert wird, als Peripherielicht bezeichnet wird, wobei, wenn die Bildfläche planar ist, ein Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, als u3a ausgedrückt wird, und ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, als v3a ausgedrückt wird, wobei, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav ist, ein Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, als u3b ausgedrückt wird, und ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird als v3b ausgedrückt wird, wobei, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konvex ist, ein Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, als u3c ausgedrückt wird, und ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, als v3c ausgedrückt wird, und wobei die folgenden Ausdrücke erfüllt sind: |u3b – u3a| > |v3b – v3a|, und |u3c – u3a| > |v3c – v3a|.
Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der, unter dem Bildlicht, Licht, das von einem Schnittbereich der Anzeigeeinrichtung und der optischen Achse des optischen Projektionssystems emittiert wird, als Achsenlicht bezeichnet wird, und Licht, das von einer Peripherie der Anzeigeeinrichtung emittiert wird, als Peripherielicht bezeichnet wird, wobei, wenn die Bildfläche planar ist, ein Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, als u3a ausgedrückt wird, und ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, als v3a ausgedrückt wird, wobei, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav ist, ein Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, als u3b ausgedrückt wird, und ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird als v3b ausgedrückt wird, wobei, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konvex ist, ein Konvergenzwinkel des Achsenlichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, als u3c ausgedrückt wird, und ein Konvergenzwinkel des Peripherielichts, das von der zweiten Linsengruppe emittiert wird, als v3c ausgedrückt wird, und wobei die folgenden Ausdrücke erfüllt sind: |u3b – u3a| > |v3b – v3a|, und |u3c – u3a| < |v3c – v3a|.
Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei, wenn die Anzeigeeinrichtung Bildlicht einer rechteckigen Form erzeugt, und wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav und konvex ist, jedes unter Bildprofilen, die auf den Bildschirm projiziert werden, durch ein Profil des Bilds umschrieben wird, das auf den Bildschirm projiziert wird, wenn der Bildschirm planar ist.
Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die ferner ein optisches Beleuchtungssystem zum Beleuchten der Anzeigeeinrichtung aufweist.
Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Projektionstyp-Bildanzeigevorrichtung in einem Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, sodass ein Insasse den Bildschirm sehen kann.
Optisches Projektionssystem, das durch eine Anzeigeeinrichtung erzeugtes Bildlicht in einem vergrößerten Maßstab auf einen Bildschirm projiziert, wobei das optische Projektionssystem aufweist: eine erste Linsengruppe mit einer insgesamt positiven Brechkraft, und eine zweite Linsengruppe mit einer insgesamt negativen Brechkraft, wobei die zweite Linsengruppe eine erste Linse und eine zweite Linse aufweist, in einer Reihenfolge von der Anzeigeeinrichtungs-Seite her, wobei sowohl die erste Linse und die zweite Linse eine negative Brechkraft aufweisen, wobei, unter dem Bildlicht, Licht, das von einem Schnittbereich der Anzeigeeinrichtung und einer optischen Achse des optischen Projektionssystems emittiert wird, als Achsenlicht bezeichnet wird, und Licht, das von einer Peripherie der Anzeigeeinrichtung emittiert wird, als Peripherielicht bezeichnet wird, wobei, wenn die erste Linse in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird, und die zweite Linse von der Anzeigeeinrichtung weg bewegt wird, in Bezug auf Positionen der ersten Linse und der zweiten Linse in einer Richtung der optischen Achse, wenn die Bildfläche planar ist, eine Fokusposition des Peripherielichts in der Richtung der optischen Achse näher zu dem optischen Projektionssystem gelangt als eine Fokusposition des Achsenlichts, und die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav gemacht wird, wobei, wenn die erste Linse von der Anzeigeeinrichtung wegbewegt wird, und die zweite Linse in Richtung der Anzeigeeinrichtung bewegt wird, in Bezug auf die Positionen der ersten Linse und der zweiten Linse in der Richtung der optischen Achse, wenn die Bildfläche planar ist, die Fokusposition des Achsenlichts in der Richtung der optischen Achse näher zu dem optischen Projektionssystem gelangt als die Fokusposition des Peripherielichts, und die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konvex gemacht wird, und wobei eine Krümmung der durch das optische Projektionssystem gebildeten Bildfläche verändert wird, indem die Bildfläche konvex und konkav gemacht wird.
Optisches Projektionssystem, das durch eine Anzeigeeinrichtung erzeugtes Bildlicht in einem vergrößerten Maßstab auf einen Bildschirm projiziert, wobei das optische Projektionssystem eine erste Linsengruppe mit mindestens einer Linse und einer insgesamt positiven Brechkraft aufweist, und eine zweite Linsengruppe mit mindestens einer Linse und einer insgesamt negativen Brechkraft aufweist, in einer Reihenfolge von der Anzeigeeinrichtungs-Seite her, wobei eine Krümmung der durch das optische Projektionssystem gebildeten Bildfläche verändert wird, indem mindestens eine Linse unter jeweiligen Linsen, welche die erste Linsengruppe und die zweite Linsengruppe bilden, in einer Richtung einer optischen Achse eingestellt wird, wobei, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konkav ist, eine Fokusposition von Achsenlicht auf einer Seite angeordnet ist, die zu der zweiten Linse entgegengesetzt ist, in Bezug auf eine Fokusposition des Achsenlichts, wenn die Bildfläche planar ist, und wobei, wenn die Bildfläche zu der optischen Projektionssystem-Seite hin konvex ist, die Fokusposition des Achsenlichts auf derselben Seite wie die zweite Linse angeordnet ist, in Bezug auf die Fokusposition des Achsenlichts, wenn die Bildfläche planar ist.