DE112021002934T5

DE112021002934T5 - Bildanzeigeeinrichtung und optisches projektionssystem

Info

Publication number: DE112021002934T5
Application number: DE112021002934.7T
Authority: DE
Inventors: Mariko Nishiyama; Jun Nishikawa
Original assignee: Sony Group Corp
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2021-05-17
Publication date: 2023-03-30
Also published as: JPWO2021241297A1; WO2021241297A1; TW202204969A; US20230176463A1; CN115668026A

Abstract

Dieses optische Projektionssystem für eine Bildanzeigevorrichtung weist ein Linsensystem und eine konkave reflektierende Oberfläche auf. Das Linsensystem wird basierend auf einer Referenzachse an einer Position gebildet, auf die erzeugtes Bildlicht einfällt, und weist insgesamt eine positive Brechkraft auf. Die konkave reflektierende Oberfläche ist basierend auf der Referenzachse gebildet und reflektiert das Bildlicht, das von dem Linsensystem emittiert wird, zu einem zur Projektion zu verwendenden Objekt. Außerdem ist das optische Projektionssystem so konfiguriert, dass es die Beziehung 0<|Δθ(hmax)-Δθ(0,9·hmax) |/θ(hmax)<0,056 erfüllt, wobei: h die Lichtstrahlhöhe von der Referenzachse ist; θ(h) der Winkel zwischen der Richtung der Lichtstrahlhöhe und einer Tangentenlinie einer Funktion Z(h) ist, die die Form der konkaven reflektierenden Oberfläche gemäß der Strahlhöhe h angibt; Δθ(h) die Menge einer Änderung des Winkels θ(h) in der Lichtstrahlhöhe h ist; und hmax die Lichtstrahlhöhe h eines Reflexionspunkts am weitesten entfernt von der Referenzachse der konkaven reflektierenden Oberfläche ist, die das Bildlicht reflektiert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Technologie betrifft eine Bildanzeigeeinrichtung und ein optisches Projektionssystem, wie etwa einen Projektor.
In der zugehörigen Technik war ein Projektor weithin als eine Bildanzeigeeinrichtung vom Projektionstyp zum Anzeigen eines Projektionsbildes auf einem Bildschirm bekannt. In letzter Zeit gab es eine zunehmende Nachfrage nach einem Ultraweitwinkelvorderseitenprojektionstypprojektor, der zum Anzeigen auf einem großen Bildschirm selbst auf einem kleinen Projektionsraum in der Lage ist. Durch Verwenden dieses Projektors kann auf einen großen Bildschirm in einem begrenzten Raum projiziert werden, indem eine Projektion schräg und unter einem weiten Winkel mit Bezug auf einen Bildschirm durchgeführt wird.
Bei einem Ultraweitwinkelprojektionstypprojektor, der in Patentliteratur 1 beschrieben ist, kann durch Bewegen eines Teils optischer Komponenten, die in einem optischen Projektionssystem enthalten sind, eine Bildschirmverschiebung zum Bewegen eines Projektionsbildes, das auf einen Bildschirm projiziert wird, durchgeführt werden. Eine Feinanpassung einer Bildposition und dergleichen kann einfach ausgeführt werden, indem diese Bildschirmverschiebung (siehe Absätze [0023] und [0024] in der Beschreibung von Patentliteratur 1) verwendet wird.
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 5365155
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Projektoren, die mit einem ultraweiten Winkel kompatibel sind, werden in der Zukunft weiterhin beliebter werden und eine Technologie, die zum Realisieren einer Bildanzeige mit hoher Qualität fähig ist, ist erforderlich.
In Anbetracht der obigen Umstände ist ein Ziel der vorliegenden Technologie das Bereitstellen einer Bildanzeigeeinrichtung und eines optischen Projektionssystems, die mit einem ultraweiten Winkel kompatibel und zum Realisieren einer Bildanzeige mit hoher Qualität fähig sind.
Lösung des Problems
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, beinhaltet eine Bildanzeigeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie eine Lichtquelle, eine Bilderzeugungseinheit und ein optisches Projektionssystem.
Die Bilderzeugungseinheit erzeugt Bildlicht durch Modulieren von Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird.
Das optische Projektionssystem beinhaltet ein Linsensystem und eine konkave Reflexionsoberfläche.
das Linsensystem ist mit Bezug auf eine Referenzachse an einer Position konfiguriert, wo das erzeugte Bildlicht einfällt, und eine positive Brechkraft als Ganzes aufweist.
Die konkave Reflexionsoberfläche ist mit Bezug auf die Referenzachse konfiguriert und reflektiert das von dem Linsensystem emittierte Bildlicht zu einem zur Projektion zu verwendenden Objekt.
Die Bildanzeigeeinrichtung ist so konfiguriert, dass eine Beziehung $0 < | Δ θ (hmax) - Δ θ (0,9 \cdot hmax) | / θ (hmax) < 0,056$
erfüllt wird, falls
eine Lichtstrahlhöhe von der Referenzachse als h bezeichnet wird,
ein Winkel mit Bezug auf eine Optische-Achse-Höhenrichtung einer Tangentenlinie einer Funktion Z(h), die eine Form der konkaven Reflexionsoberfläche repräsentiert, die der Lichtstrahlhöhe h entspricht, als θ(h) bezeichnet wird,
eine Menge einer Änderung des Winkels θ(h) bei der Lichtstrahlhöhe h als Δθ(h) bezeichnet wird, und
die Lichtstrahlhöhe eines Reflexionspunkts am weitesten entfernt von der Referenzachse der konkaven Reflexionsoberfläche zum Reflektieren des Bildlichts als hmax bezeichnet wird.
Bei der Bildanzeigeeinrichtung ist die Form der konkaven Reflexionsoberfläche zum Reflektieren des Bildlichts zu dem zur Projektion zu verwendenden Objekt hin wie zuvor beschrieben gestaltet. Dies ermöglicht es, ein Bild mit hoher Qualität anzuzeigen. $Δ θ (h) kann θ (h) - θ (0,98 \cdot h)$
sein.
Falls Lichtstrahlen des Bildlichts, die in einem Gebiet mit einem Reflexionspunkt, der durch die konkave Reflexionsoberfläche reflektiert wird, von mehr als 0,85·hmax enthalten sind, als Randseitenlichtstrahlen bezeichnet werden, kann das optische Projektionssystem derart konfiguriert sein, dass die Ausbreitungsrichtungen von jedem der Randseitenlichtstrahlen, die auf die konkave Reflexionsoberfläche einfallen, parallel zueinander sind.
Das optische Projektionssystem kann derart konfiguriert sein, dass Lichtstrahlabstände der Randseitenlichtstrahlen, die auf die konkave Reflexionsoberfläche einfallen, gleich sind.
Das Linsensystem kann ein erstes refraktives optisches System, eine erste Reflexionsoberfläche, eine zweite Reflexionsoberfläche und eine zweite Reflexionsoberfläche aufweisen.
Das erste refraktive optische System weist eine positive Brechkraft als Ganzes auf und bricht das erzeugte Bildlicht.
Die erste Reflexionsoberfläche reflektiert das Bildlicht zurück, das durch das erste refraktive optische System gebrochen wird.
Die zweite Reflexionsoberfläche reflektiert das Bildlicht zurück, das durch die erste Reflexionsoberfläche reflektiert wird.
Das zweite refraktive optische System weist eine positive Brechkraft als Ganzes auf und bricht das Bildlicht, das durch die zweite Reflexionsoberfläche reflektiert wird, um es zu der konkaven Reflexionsoberfläche zu emittieren.
Die Bildanzeigeeinrichtung kann so konfiguriert sein, dass eine Beziehung $0,1 < | Φ 2 / Φ 1 | < 1,2$
erfüllt wird, falls
eine Stärke der ersten Reflexionsoberfläche als Φ1 bezeichnet wird, und
eine Stärke der zweiten Reflexionsoberfläche als Φ2 bezeichnet wird.
Die Bildanzeigeeinrichtung kann so konfiguriert sein, dass eine Beziehung $| Φ 2 | < | Φ 1 |$
erfüllt werden kann.
Bei der Bildanzeigeeinrichtung kann,
falls das erste refraktive optische System, die erste Reflexionsoberfläche und die zweite Reflexionsoberfläche als ein erstes optisches System bezeichnet werden und ein Teil, der auf die Randseitenlichtstrahlen des zweiten refraktiven optischen Systems wirkt, als ein zweites optisches System bezeichnet wird,
das erste optische System die Randseitenlichtstrahlen auf eine vorbestimmte Bündelungsposition bündeln. Die vorbestimmte Bündelungsposition kann mit einer vorderen Fokusposition des zweiten optischen Systems zusammenfallen.
Die Bildanzeigeeinrichtung kann so konfiguriert sein, dass eine Beziehung $0,8 < | A + B | / C < 1,2$
erfüllt werden kann, falls
unter den Randseitenlichtstrahlen ein Lichtstrahl mit der Lichtstrahlhöhe an dem Reflexionspunkt, der durch die konkave Reflexionsoberfläche reflektiert wird, welche ein Zwischenwert ist, als ein Zwischenlichtstrahl bezeichnet wird,
eine Einfallsposition des Zwischenlichtstrahls mit Bezug auf eine finale Linsenoberfläche des zweiten refraktiven optischen Systems als eine Zwischeneinfallsposition bezeichnet wird,
eine optische Pfadlänge des Zwischenlichtstrahls von der Bilderzeugungseinheit zu der vorbestimmten Bündelungsposition als A bezeichnet wird,
eine optische Pfadlänge von der Zwischeneinfallsposition zu der vorderen Fokusposition als B bezeichnet wird, und
eine optische Pfadlänge des Zwischenlichtstrahls von der Bilderzeugungseinheit zu der Zwischeneinfallsposition als C bezeichnet wird.
Falls ein Durchschnittswert eines Winkels, unter dem sich jede Ausbreitungsrichtung des Randseitenlichtstrahls, der auf die konkave Reflexionsoberfläche einfällt, und eine Richtung entlang der Referenzachse schneiden, als ein Durchschnittswinkel bezeichnet wird, und
ein Gebiet, auf das die Randseitenlichtstrahlen einfallen, der finalen Linsenoberfläche des zweiten refraktiven optischen Systems als ein Randseiteneinfallsgebiet bezeichnet wird,
kann die vordere Fokusposition des zweiten optischen Systems eine Bündelungsposition sein, wenn ein paralleler Strahl auf das Randseiteneinfallsgebiet der finalen Linsenoberfläche von einer gegenüberliegenden Seite entlang der Richtung einfällt, die unter dem Durchschnittswinkel mit Bezug auf die Richtung entlang der Referenzachse schneidet.
Die optische Pfadlänge B kann eine optische Pfadlänge des Lichtstrahls sein, der sich von der Zwischeneinfallsposition zu der hinteren Fokusposition ausbreitet, falls der parallele Lichtstrahl auf das Randseiteneinfallsgebiet der finalen Linsenoberfläche von einer gegenüberliegenden Seite einfällt.
Die konkave Reflexionsoberfläche kann wenigstens einen Teil der Lichtstrahlen, die in dem Bildlicht enthalten sind, das auf die konkave Reflexionsoberfläche einfällt, in einer Richtung, die unter einem Winkel von 90 Grad oder mehr eine Richtung entlang der Referenzachse schneidet, reflektieren.
Das optische Projektionssystem kann eine erste optische Komponente beinhalten, wobei ein Gebiet einer Hauptoberfläche als die erste Reflexionsoberfläche konfiguriert ist und das andere Gebiet der Hauptoberfläche als eine Transmissionsoberfläche konfiguriert ist. In Diesem Fall kann die Transmissionsoberfläche der ersten optischen Komponente als das zweite refraktive optische System fungieren.
Das optische Projektionssystem kann eine zweite optische Komponente beinhalten, wobei ein Gebiet einer Hauptoberfläche als die zweite Reflexionsoberfläche konfiguriert ist und das andere Gebiet der Hauptoberfläche als eine Transmissionsoberfläche konfiguriert ist. In diesem Fall kann die Transmissionsoberfläche der zweiten optischen Komponente als das erste refraktive optische System fungieren.
Die Referenzachse kann eine Achse sein, die durch Erweitern einer optischen Achse einer Linse am nächsten zu der Bilderzeugungseinheit erhalten wird, die in dem Linsensystem enthalten ist.
Das optische Projektionssystem kann so konfiguriert sein, dass eine optische Achse jeder von allen optischen Komponenten, die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind, mit einer vorbestimmten Referenzachse zusammenfällt.
Die konkave Reflexionsoberfläche kann so konfiguriert sein, dass eine Rotationssymmetrieachse mit der Referenzachse zusammenfällt. In diesem Fall ist jede der ersten Reflexionsoberfläche und der zweiten Reflexionsoberfläche eine konkave Reflexionsoberfläche und ist so konfiguriert, dass die Rotationssymmetrieachse mit der Referenzachse zusammenfällt.
Jede der konkaven Reflexionsoberfläche, der ersten Reflexionsoberfläche und der zweiten Reflexionsoberfläche kann so konfiguriert sein, dass eine optische Achse mit der Referenzachse zusammenfällt. In diesem Fall kann wenigstens eine der konkaven Reflexionsoberfläche, der ersten Reflexionsoberfläche oder der zweiten Reflexionsoberfläche eine freie gekrümmte Oberfläche ohne Rotationssymmetrieachse sein.
Das zur Projektion zu verwendende Objekt kann ein flacher Bildschirm oder ein gekrümmter Bildschirm sein.
Das Projektionsobjekt kann ein Bildschirm mit einer Kuppelform sein.
Ein optisches Projektionssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie dient dem Projizieren von Bildlicht, das durch Modulieren von Licht erzeugt wird, das von einer Lichtquelle emittiert wird, und beinhaltet Folgendes: das Linsensystem; und die konkave Reflexionsoberfläche.
Figurenliste

[1] 1 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben anderer Vorteile eines Flüssigkristallprojektors, der mit einem ultraweiten Winkel kompatibel ist.
[2] 2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildanzeigeeinrichtung vom Projektionstyp zeigt.
[3] 3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Bildanzeigesystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
[4] 4 ist ein schematisches Diagramm, das das Konfigurationsbeispiel des Bildanzeigesystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
[5] 5 ist ein Optischer-Pfad-Diagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines optischen Projektionssystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
[6] 6 ist ein Optischer-Pfad-Diagramm, das das schematische Konfigurationsbeispiel des optischen Projektionssystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
[7] 7 ist ein schematisches Diagramm, das einen optischen Pfad eines Pixellichts (Hauptlichtstrahls) zeigt, das in dem Bildlicht enthalten ist.
[8] 8 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer Konfigurationsbedingung 1.
[9] 9 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer Konfigurationsbedingung 2.
[10] 10 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer Konfigurationsbedingung 5.
[11] 11 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer Konfigurationsbedingung 6.
[12] 12 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben der Konfigurationsbedingung 6.
[13] 13 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben der Konfigurationsbedingung 6.
[14] 14 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für Parameter bezüglich Bildprojektion zeigt.
[15] 15 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben der in 14 gezeigten Parameter.
[16] 16 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben von Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen.
[17] 17 ist Linsendaten der Bildanzeigeeinrichtung.
[18] 18 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für asphärische Koeffizienten optischer Komponenten zeigt, die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind.
[19] 19 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Lichtstrahlhöhe h und Δθ(h)/θ(hmax) zeigt.
[20] 20 ist eine Tabelle, die numerische Werte von Parametern zeigt, die durch konditionale Ausdrücke (1), (2) und (4) verwendet werden.
[21] 21 ist ein Optischer-Pfad-Diagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines optischen Projektionssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
[22] 22 ist das Optischer-Pfad-Diagramm, das das schematische Konfigurationsbeispiel des optischen Projektionssystems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
[23] 23 ist Linsendaten der Bildanzeigeeinrichtung.
[24] 24 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für asphärische Koeffizienten der optischen Komponenten zeigt, die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind.
[25] 25 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Lichtstrahlhöhe h und Δθ(h)/θ(hmax) zeigt.
[26] 26 ist eine Tabelle, die numerische Werte der Parameter zeigt, die durch die konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) verwendet werden.
[27] 27 ist ein Optischer-Pfad-Diagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines optischen Projektionssystems gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
[28] 28 ist das Optischer-Pfad-Diagramm, das das schematische Konfigurationsbeispiel des optischen Projektionssystems gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
[29] 29 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für die Parameter bezüglich der Bildprojektion zeigt.
[30] 30 zeigt Linsendaten der Bildanzeigeeinrichtung.
[31] 31 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für asphärische Koeffizienten der optischen Komponenten zeigt, die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind.
[32] 32 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Lichtstrahlhöhe h und Δθ(h)/θ(hmax) zeigt.
[33] 33 ist eine Tabelle, die numerische Werte der Parameter zeigt, die durch die konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) verwendet werden.
[34] 34 ist ein Optischer-Pfad-Diagramm, das ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines optischen Projektionssystems gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
[35] 35 ist das Optischer-Pfad-Diagramm, das das schematische Konfigurationsbeispiel des optischen Projektionssystems gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
[36] 36 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für die Parameter bezüglich der Bildprojektion zeigt.
[37] 37 zeigt Linsendaten der Bildanzeigeeinrichtung.
[38] 38 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für asphärische Koeffizienten der optischen Komponenten zeigt, die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind.
[39] 39 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Lichtstrahlhöhe h und Δθ(h)/θ(hmax) zeigt.
[40] 40 ist eine Tabelle, die numerische Werte der Parameter zeigt, die durch die konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) verwendet werden.
[41] 41 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Bildanzeigesystems gemäß einer anderen Ausführungsform veranschaulicht.
[42] 42 ist ein schematisches Diagramm, das das Konfigurationsbeispiel des Bildanzeigesystems gemäß einer anderen Ausführungsform veranschaulicht.

Weise(n) zum Ausführen der Erfindung
Nachfolgend werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
[Übersicht der Bildanzeigeeinrichtung vom Projektionstyp]
Eine Übersicht einer Bildanzeigeeinrichtung vom Projektionstyp wird kurz beschrieben, indem ein Flüssigkristallprojektor als ein Beispiel genommen wird.
Der Flüssigkristallprojektor moduliert Licht, das von einer Lichtquelle abgestrahlt wird, räumlich, um ein optisches Bild (Bildlicht) zu bilden, das einem Videosignal entspricht.
Für die Modulation des Lichts wird ein Flüssigkristallanzeigeelement oder dergleichen als ein Bildmodulationselement verwendet. Zum Beispiel wird ein Dreiplatten-Flüssigkristallprojektor verwendet, der ein panelförmiges Flüssigkristallanzeigeelement (Flüssigkristallpanel) beinhaltet, das jedem von RGB entspricht.
Das optische Bild wird durch ein optisches Projektionssystem vergrößert und projiziert und auf einem Bildschirm angezeigt. Hier wird das optische Projektionssystem als mit einem ultraweiten Winkel kompatibel beschrieben, der zum Beispiel einen halben Sichtwinkel von 70° oder mehr aufweist. Es versteht sich, dass der Winkel nicht auf diesen Winkel beschränkt ist.
Bei dem Flüssigkristallprojektor, der mit dem ultraweiten Winkel kompatibel ist, kann ein großer Bildschirm selbst in einem kleinen Projektionsraum angezeigt werden. Das heißt, dass, selbst wenn eine Entfernung zwischen dem Flüssigkristallprojektor und dem Bildschirm kurz ist, eine vergrößerte Projektion möglich ist.
Infolgedessen werden die folgenden Vorteile aufgezeigt.
Da der Flüssigkristallprojektor nahe dem Bildschirm angeordnet werden kann, ist es möglich, eine Möglichkeit eines direkten Eintritts von Licht von dem Flüssigkristallprojektor in menschliche Augen ausreichend zu reduzieren und einen höheren Sicherheitsgrad zu erzielen.
Da der Bildschirm keinen Schatten einer Person oder dergleichen zeigt, ist eine effiziente Präsentation möglich.
Ein Freiheitsgrad einer Auswahl eines Installationsortes ist hoch und er kann einfach an einer Decke oder dergleichen installiert werden, wo es einen engen Installationsraum gibt und viele Hindernisse enthalten sind.
Indem er an einer Wand installiert verwendet wird, ist es im Vergleich zu dem Fall des Installierens an der Decke einfach, eine Wartung, wie etwa Kabelführung, durchzuführen.
Zum Beispiel ist es möglich, den Freiheitsgrad des Einrichtens eines Tagungsraums, eines Klassenzimmers, eines Konferenzraums und dergleichen zu erhöhen.
1 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben anderer Vorteile des Flüssigkristallprojektors, der mit dem ultraweiten Winkel kompatibel ist.
Wie in 1 gezeigt, kann durch Installieren eines Flüssigkristallprojektors 1, der mit dem ultraweiten Winkel kompatibel ist, auf einem Tisch ein vergrößertes Bild 2 auf denselben Tisch projiziert werden.
Eine solche Verwendung ist auch möglich und ein Raum kann effizient genutzt werden.
In letzter Zeit gab es mit einer verbreiteten Verwendung einer elektronischen Tafel (Interactive White Board) und dergleichen in Schulen, an Arbeitsplätzen und dergleichen eine zunehmende Nachfrage nach dem Flüssigkristallprojektor, der mit dem ultraweiten Winkel kompatibel ist. Des Weiteren wird ein ähnlicher Flüssigkristallprojektor auch auf dem Gebiet digitaler Beschilderung (elektronische Werbung) und dergleichen verwendet.
Zum Beispiel kann eine Technik einschließlich einer LCD (Flüssigkristallanzeige) und eines PDP (Plasmaanzeigepanel) als die elektronische Tafel verwendet werden. Im Vergleich zu der Technologie ist es durch Verwenden des Flüssigkristallprojektors, der mit dem ultraweiten Winkel kompatibel ist, möglich, einen großen Bildschirm bei reduzierten Kosten bereitzustellen.
Es wird angemerkt, dass der Flüssigkristallprojektor, der mit einem ultraweiten Winkel kompatibel ist, auch als ein Projektor mit kurzem Fokus, ein Projektor mit ultrakurzem Fokus oder dergleichen bezeichnet wird.
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Bildanzeigeeinrichtung vom Projektionstyp zeigt.
Eine Bildanzeigeeinrichtung 20 beinhaltet eine Lichtquelle 5, ein optisches Beleuchtungssystem 10 und ein optisches Projektionssystem 15.
Die Lichtquelle 5 ist zum Emittieren eines Lichtstrahls zu dem optischen Beleuchtungssystem 10 eingerichtet.
Als die Lichtquelle 5 wird zum Beispiel eine Hochdruckquecksilberdampflampe oder dergleichen verwendet. Alternativ dazu kann eine Festkörperlichtquelle, wie etwa eine LED (Leuchtdiode) und eine LD (Laserdiode), verwendet werden.
Das optische Beleuchtungssystem 10 strahlt einen Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 5 emittiert wird, einheitlich auf eine Oberfläche des Bildmodulationselements (Flüssigkristallpanel P) an, das als eine Primärbildebene dient.
Bei dem optischen Beleuchtungssystem 10 geht der Lichtstrahl von der Lichtquelle 5 durch zwei Fly-Eye-Linsen FL, ein Polarisationsumwandlungselement PS und eine Kondensorlinse L in dieser Reihenfolge hindurch und wird in einen einheitlichen Lichtstrahl aus polarisiertem Licht umgewandelt.
Der Lichtstrahl, der die Kondensorlinse L durchlaufen hat, wird durch einen dichroitischen Spiegel DM, der nur Licht in einem speziellen Wellenlängenband reflektiert, in Licht jeder RGB-Farbkomponente separiert.
Das Licht jeder RGB-Farbkomponente fällt über einen Totalreflexionsspiegel M, die Linse L und dergleichen auf das Flüssigkristallpanel P (Bildmodulationselement) ein, das entsprechend jeder RGB-Farbe bereitgestellt ist. Dann wird eine optische Modulation, die dem Videosignal entspricht, durch jedes Flüssigkristallpanel P durchgeführt.
Jedes Farbkomponentenlicht, das optisch moduliert wurde, wird durch ein dichroitisches Prisma PP kombiniert, um das Bildlicht zu erzeugen. Das erzeugte Bildlicht wird zu dem optischen Projektionssystem 15 emittiert.
Optische Komponenten und dergleichen, die das optische Beleuchtungssystem 10 darstellen, sind nicht beschränkt, und optische Komponenten, die sich von den zuvor beschriebenen optischen Komponenten unterscheiden, können verwendet werden.
Zum Beispiel kann als das Bildmodulationselement ein Flüssigkristallpanel vom reflektierenden Typ, eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD) oder dergleichen anstelle eines Flüssigkristallpanels P vom Transmissionstyp verwendet werden.
Des Weiteren kann zum Beispiel ein Polarisationsstrahlteiler (PBS), ein Farbkompositprisma, das das Videosignal jeder RGB-Farbe kombiniert, ein TIR(Totalreflexion)-Prisma oder dergleichen anstelle des dichroitischen Prismas PP verwendet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht das optische Beleuchtungssystem 10 der Bilderzeugungseinheit.
Das optische Projektionssystem 15 passt das Bildlicht, das von dem optischen Beleuchtungssystem 10 emittiert wird, an und vergrößert und projiziert das Bildlicht auf einen Bildschirm, der als eine sekundäre Bildebene dient. Das heißt, dass Bildinformationen der Primärbildebene (Flüssigkristallpanel P) durch das optische Projektionssystem 15 angepasst werden und vergrößert und auf die Sekundärbildebene (Bildschirm) projiziert werden.
<Erste Ausführungsform>
[Bildanzeigesystem]
3 und 4 sind schematische Diagramme, die ein Konfigurationsbeispiel eines Bildanzeigesystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Technologie veranschaulichen.
3 ist das Diagramm, das von oberhalb des Bildanzeigesystems 100 betrachtet wird.
4 ist das Diagramm, das schräg von oberhalb auf der rechten vorderen Seite des Bildanzeigesystems 100 betrachtet wird.
Das Bildanzeigesystem 100 beinhaltet einen gekrümmten Bildschirm 30 und zwei Bildanzeigeeinrichtungen 20.
Der gekrümmte Bildschirm 30 schließt sowohl einen Bildschirm, in dem eine Gesamtform zu einer gekrümmten Form wird, als auch einen Bildschirm ein, in dem wenigstens ein Teil einer Form zu einer gekrümmten Form wird.
Wie in Figure 3 und 4 gezeigt, wird bei der vorliegenden Ausführungsform der gekrümmte Bildschirm 30 mit einer angenäherten Bogenform bei Betrachtung von oberhalb verwendet. Der gekrümmte Bildschirm 30 ist so installiert, dass er entlang der Oben-Unten-Richtung aufgestellt ist und sich in der Links-Richtung-Richtung erstreckt.
Ein linker und rechter Endteil 31a und 31b des gekrümmten Bildschirms 30 sind zu der Vorderseite gekrümmt und sind an näherungsweise gleichen Positionen in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet. Ein näherungsweise zentraler Teil in der Links-Rechts-Richtung des gekrümmten Bildschirms 30 befindet sich auf einer hintersten Seite und ist ein Teil, der einem Scheitelpunkt der angenäherten Bogenform bei Betrachtung von oberhalb entspricht.
Es ist auch möglich, die Form des gekrümmten Bildschirms 30 als eine Form auszudrücken, die näherungsweise gleich einem Teil einer Innenoberfläche eines Zylinders ist, der entlang der Oben-Unten-Richtung aufgestellt ist. Des Weiteren kann der gekrümmte Bildschirm 30 durch Verbinden winziger flacher Gebiete konfiguriert sein, während Winkel zueinander geändert werden.
Spezielle Konfigurationen, wie etwa ein Material, eine Größe, ein Krümmungsradius usw., des gekrümmten Bildschirms 30 sind nicht beschränkt und können beliebig gestaltet werden. Außerdem kann der gekrümmte Bildschirm 30 durch Bonden eines flexiblen Bildschirmelements an eine Innenoberfläche eines Basiselements mit einer Bogenformen bei Betrachtung von oberhalb realisiert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der gekrümmte Bildschirm 30 einem zur Projektion zu verwendenden Objekt.
Die zwei Bildanzeigeeinrichtungen 20 beinhalten eine erste Bildanzeigeeinrichtung 20a und eine zweite Bildanzeigeeinrichtung 20b.
Die erste Bildanzeigeeinrichtung 20a ist an dem näherungsweise zentralen Teil in der Oben-Unten-Richtung eines linken Endteils 31a des gekrümmten Bildschirms 30 installiert, so dass sie zum Projizieren eines Bildes zu der Rückseite in der Lage ist. Die erste Bildanzeigeeinrichtung 20a projiziert ein Bild (nachfolgend als ein erstes Bild bezeichnet) 21a auf die linke Seite des gekrümmten Bildschirms 30, der in der angenäherten Bogenform gekrümmt ist.
Die zweite Bildanzeigeeinrichtung 20b ist an dem näherungsweise zentralen Teil in der Oben-Unten-Richtung eines rechten Endteils 31b des gekrümmten Bildschirms 30 installiert, so dass sie zum Projizieren eines Bildes zu der Rückseite in der Lage ist. Die zweite Bildanzeigeeinrichtung 20b projiziert ein Bild (nachfolgend als ein zweites Bild bezeichnet) 21b auf die rechte Seite des gekrümmten Bildschirms 30, der in der angenäherten Bogenform gekrümmt ist.
Wie in 3 und 4 gezeigt, projizieren die erste und zweite Bildanzeigeeinrichtung 20a und 20b das erste und zweite Bild 21a bzw. 21b, so dass das erste und zweite Bild 21a und 21b einander überlappen.
(Nicht gezeigte) Haltemechanismen zum Halten der ersten und zweiten Bildanzeigeeinrichtung 20a und 20b können beliebig gestaltet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Bildmodulationselement (Flüssigkristallpanel P), das in sowohl der ersten als auch zweiten Bildanzeigeeinrichtung 20a und 20b bereitgestellt ist, aus einer rechteckigen Form mit einer Lange-Seite-Richtung und einer Kurze-Seite-Richtung gefertigt. Das Flüssigkristallpanel P erzeugt das Bildlicht, das ein rechteckiges Bild bildet.
Das erste und zweite Bild 21a und 21b werden als die zueinander gleichen rechteckigen Bilder projiziert. Das erste und zweite Bild 21a und 21b werden so projiziert, dass sie einander entlang der Lange-Seite-Richtung (Links-und-Rechts-Richtung) des ersten und zweiten Bildes 21a und 21b überlappen.
Entsprechend wird ein Überlappungsgebiet 22, in dem das erste und zweite Bild 21a und 21b einander überlappen, bei dem näherungsweise zentralen Teil des gekrümmten Bildschirms 30 erzeugt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Stitching-Prozess in dem Überlappungsgebiet 22 durchgeführt, in dem das erste und zweite Bild 21a und 21b überlappen.
Dementsprechend werden das erste und zweite Bild 21a und 21b verbunden und als ein Bild kombiniert. Infolgedessen wird ein Bild mit einer großen Größe in einem näherungsweise gesamten Gebiet entlang der Links-Rechts-Richtung des gekrümmten Bildschirms 30 angezeigt.
Spezielle Algorithmen und dergleichen des Stitching-Prozesses sind nicht beschränkt und es kann eine beliebige Stitching-Techniken verwendet werden.
In 3 sind ein erstes Bildlicht 23a, das ein erstes Bild 21a darstellt, das von der ersten Bildanzeigeeinrichtung 20a projiziert wird, und Pixellichter Ca1, Ca2 und Ca3, die in dem ersten Bildlicht 23a enthalten sind, schematisch gezeigt.
Außerdem sind in 3 ein erstes Bildlicht 23b, das ein zweites Bild 21b darstellt, das von der zweiten Bildanzeigeeinrichtung 20b projiziert wird, und Pixellichter Cb1, Cb2 und Cb3, die in dem zweiten Bildlicht 23b enthalten sind, schematisch gezeigt.
Es wird angemerkt, dass das Pixellicht Licht zum Darstellen jedes mehrerer Pixel dient, die in einem Projektionsbild enthalten sind. Typischerweise ist Licht, das von jedem der mehreren Pixel emittiert wird, die in dem Bildmodulationselement (Flüssigkristallpanel P) zum Erzeugen und Emittieren von Bildlicht enthalten sind, das Pixellicht. Entsprechend beinhaltet das Bildlicht die mehreren Pixellichter.
Das Pixellicht Ca1, das in 3 gezeigt ist, ist Pixellicht zum Darstellen eines Pixels an einem linken Endteil des ersten Bildes 21a. Daher entspricht das Pixellicht Ca1 einem Lichtstrahl an einem linken Endteil des ersten Bildlichts 23a.
Das Pixellicht Ca2 ist Pixellicht zum Darstellen eines Pixels an einem rechten Endteil des ersten Bildes 21a. Daher entspricht das Pixellicht Ca2 einem Lichtstrahl an einem rechten Endteil des ersten Bildlichts 23a.
Das Pixellicht Ca3 ist Pixellicht zum Darstellen eines Pixels an einem linken Endteil des Überlappungsgebiets 22, in dem das erste und zweite Bilde 21a und 21b überlappen.
Daher sind unter den Lichtstrahlen, die in dem ersten Bildlicht 23a enthalten sind, die Lichtstrahlen von den Pixellichtern Ca3 bis Ca2 Bildlichter, die das Überlappungsgebiet 22 darstellen.
Andererseits sind unter den Lichtstrahlen, die in dem ersten Bildlicht 23a enthalten sind, die Lichtstrahlen von den Pixellichtern Ca1 bis Ca3 Bildlichter, die ein Gebiet außer dem Überlappungsgebiet 22 darstellen.
Das Pixellicht Cb1, das in 3 gezeigt ist, ist Pixellicht zum Darstellen des Pixels an einem rechten Endteil des zweiten Bildes 21b. Daher entspricht das Pixellicht Cb1 dem Lichtstrahl an einem rechten Endteil des zweiten Bildlichts 23b.
Das Pixellicht Cb2 ist Pixellicht zum Darstellen des Pixels eines linken Endteils des zweiten Bildes 21b. Daher entspricht das Pixellicht Cb2 dem Lichtstrahl an dem linken Endteil des ersten Bildlichts 23a.
Das Pixellicht Ca3 ist ein Pixellicht zum Darstellen des Pixels eines rechten Endteils des Überlappungsgebiets 22.
Daher sind unter den Lichtstrahlen, die in dem zweiten Bildlicht 23b enthalten sind, die Lichtstrahlen von dem Pixellicht Cb3 bis Cb2 ein Bildlicht, das das Überlappungsgebiet 22 darstellt.
Andererseits sind unter den Lichtstrahlen, die in dem zweiten Bildlicht 23b enthalten sind, die Lichtstrahlen von dem Pixellicht Cb1 bis Cb3 Bildlichter, die ein Gebiet außer dem Überlappungsgebiet 22 darstellen.
Wie in 3 gezeigt, projizieren bei der vorliegenden Ausführungsform die erste und zweite Bildanzeigeeinrichtung 20a und 20b das erste und zweite Bild 21a bzw. 21b derart, dass die Bildlichter, die die Gebiete außer dem Überlappungsgebiet 22 darstellen, in dem das erste und zweite Bild 21a und 21b einander überlappen, einander nicht schneiden.
Dementsprechend ist es möglich, eine Schattenerzeugung eines Benutzers 3 zu unterdrücken, der an einer Position nahe dem Überlappungsgebiet 22 steht, das in dem näherungsweise zentralen Teil des gekrümmten Bildschirms 30 erzeugt wird. Infolgedessen kann der Benutzer 3 das erste und zweite Bild 21a und 21b, die zu einem kombiniert sind, von einem inneren Gebiet des gekrümmten Bildschirms 30, der zu der Bogenform gekrümmt ist, betrachten (z. B. einer Position nahe dem Überlappungsgebiet 22).
Dementsprechend ist es möglich, ein sehr starkes Gefühl des Eintauchens in einen Inhalt bereitzustellen und dem Benutzer 3 einen exzellentem visuellen Effekt bereitzustellen.
Die Richtung, in der das erste und zweite Bild 21a und 21b überlappen, ist nicht beschränkt.
Zum Beispiel können das erste und zweite Bild 21a und 21b so projiziert werden, dass sie einander entlang der Kurze-Seite-Richtung des ersten und zweiten Bildes 21a und 21b überlappen.
Zum Beispiel werden bei dem in 3 und 4 gezeigten Konfigurationsbeispiel das erste und zweite Bild 21a und 21b mit rechteckigen Formen, die die Links-Rechts-Richtung als die Kurze-Seite-Richtung verwenden, projiziert. Das erste und zweite Bild 21a und 21b können so projiziert werden, dass das erste und zweite Bild 21a und 21b entlang der Kurze-Seite-Richtung des ersten und zweiten Bildes 21a und 21b überlappen.
In Abhängigkeit von der Form des gekrümmten Bildschirms 30 kann, wenn das Bildlicht projiziert wird, das das rechteckige Bild bildet, das Bild in einer Form angezeigt werden, die sich von der rechteckigen Form unterscheidet.
In diesem Fall ist es zum Beispiel möglich, die Richtung, die der Lange-Seite-Richtung und der Kurze-Seite-Richtung des Flüssigkristallpanels P entspricht, als die Lange-Seite-Richtung und die kurze-Seite-Richtung des Bildes zu definieren. Mehrere Bilder können entlang der Lange-Seite-Richtung oder der Kurze-Seite-Richtung überlappt werden.
Bei der vorliegenden Offenbarung können die Lange-Seite-Richtung und die Kurze-Seite-Richtung des Flüssigkristallpanels P auch als die Lange-Seite-Richtung und die Kurze-Seite-Richtung des Bildlichts ausgedrückt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden als die erste und zweite Bildanzeigeeinrichtung 20a und 20b Bildanzeigeeinrichtungen mit näherungsweise der gleichen Konfiguration verwendet.
Nachfolgend wird das optische Projektionssystem 15 der ersten und zweiten Bildanzeigeeinrichtung 20a und 20b beschrieben.
[Optisches Projektionssystem]
5 und 6 sind Optischer-Pfad-Diagramme, die ein schematisches Konfigurationsbeispiel des optischen Projektionssystems 15 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigen.6 zeigt ein optisches Projektionssystem 15 und einen Teil, wo das Bild des gekrümmten Bildschirms S projiziert wird.
Durch Kombinieren von zwei Konfigurationen aus 6 derart, dass sie symmetrisch zueinander sind, ist es möglich, das Bildanzeigesystem 100 mit dem gekrümmten Bildschirm 30 und der ersten und zweiten Bildanzeigeeinrichtung 20a und 20b, die in 3 und 4 gezeigt sind, zu realisieren.
Des Weiteren sind in 5 und 6 das Flüssigkristallpanel P und das dichroitische Prisma PP des optischen Beleuchtungssystems 10 schematisch gezeigt.
Nachfolgend wird eine Emissionsrichtung des Bildlichts, das von dem dichroitischen Prisma PP zu dem optischen Projektionssystem 15 emittiert wird, als die Z-Richtung festgelegt.
Des Weiteren wird eine horizontale Richtung der primären Bildebene (Flüssigkristallpanel P) als die X-Richtung bezeichnet und wird eine vertikale Richtung als die Y-Richtung bezeichnet. Die X- und Y-Richtung entsprechen der horizontalen und vertikalen Richtung des Bildes, das durch das Bildlicht gebildet wird.
Außerdem kann der Einfachheit halber bei Betrachtung von einer Seite des optischen Projektionssystems in jeder Figur (Emissionsrichtung von Bildlicht) die Z-Richtung als die Links-Rechts-Richtung beschrieben werden und kann die Y-Richtung als die Oben-Unten-Richtung beschrieben werden.
Es versteht sich, dass bei der Anwendung der vorliegenden Technologie die Emissionsrichtung oder dergleichen des Bildlichts nicht beschränkt ist und eine Richtung und eine Stellung der Bildanzeigeeinrichtung 20 oder dergleichen beliebig eingestellt werden können.
Des Weiteren zeigen 5 und 6 Querschnittsformen optischer Oberflächen der jeweiligen Komponenten, die in dem optischen Projektionssystem 15 enthalten sind (Linsenoberfläche und Reflexionsoberfläche usw.). Andererseits ist zum Vereinfachen der Diagramme eine Schraffur oder dergleichen, die die Querschnitte der jeweiligen optischen Komponenten repräsentiert, weggelassen.
Das optische Projektionssystem 15 beinhaltet ein Linsensystem L und eine konkave Reflexionsoberfläche Mr3.
Das Linsensystem L ist an einer Position konfiguriert, wo das durch das optische Beleuchtungssystem 10 erzeugte Bildlicht einfällt, und weist eine positive Brechkraft als Ganzes auf.
Das Linsensystem L ist mit Bezug auf eine Referenzachse konfiguriert, die sich in der Z-Richtung erstreckt (nachfolgend wird die Referenzachse als optische Achse O beschrieben).
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Linsensystem L derart konfiguriert, dass die optische Achse jeder der einen oder mehreren optischen Komponenten, die in dem Linsensystem L enthalten sind, näherungsweise mit der optischen Achse O zusammenfällt, die die Referenzachse ist.
Typischerweise ist die optische Achse der optischen Komponente eine Achse, die durch das Zentrum der optischen Oberfläche der optischen Komponente verläuft. Falls zum Beispiel die optische Oberfläche der optischen Komponente die Rotationssymmetrieachse aufweist, entspricht die Rotationssymmetrieachse der optischen Achse.
Es wird möglicherweise nur ein Teil der optischen Komponente verwendet, der so angeordnet ist, dass seine optische Achse mit der optischen Achse O zusammenfällt, einschließlich eines effektiven Gebiets, wo das Bildlicht einfällt. Durch Verwenden des Teils der optischen Komponente kann das optische Projektionssystem 15 miniaturisiert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die optische Achse O eine Achse, die durch Erweitern der optischen Achse (Rotationssymmetrieachse) der Linse L11 am nächsten zu dem optischen Beleuchtungssystem 10 erhalten wird, die in dem optischen System L enthalten ist. Das heißt, eine andere optische Komponente ist auf der Achse angeordnet, die durch Erweitern der optischen Achse der Linse L11 erhalten wird.
Es wird angemerkt, dass das Bildlicht entlang der optischen Achse O von einer Position emittiert wird, die von der optischen Achse O nach oben versetzt ist. Die Z-Richtung entlang der optischen Achse O kann auch als eine Optischer-Pfad-Ausbreitungsrichtung des Linsensystems L bezeichnet werden.
Wie in 5 gezeigt, beinhaltet das Linsensystem L ein erstes refraktives optisches System L1, eine erste Reflexionsoberfläche Mr1, eine zweite Reflexionsoberfläche Mr2 und ein zweites refraktives optisches System L2.
Das erste refraktive optische System L1 weist eine positive Brechkraft als Ganzes auf und bricht das durch das optische Beleuchtungssystem 10 erzeugte Bildlicht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform fungiert ein Gebiet von einer Einfallsoberfläche F1 zu einer Austrittsoberfläche F2 als das erste refraktive optische System L1. Auf der Einfallsoberfläche F1 fällt das Bildlicht der Linse L11, die an einer Position am nächsten zu dem optischen Beleuchtungssystem 10 angeordnet ist, ein. Von der Austrittsoberfläche F2 wird das Bildlicht der Linse L12, die an einer Position am nächsten zu der ersten Reflexionsoberfläche Mr1 angeordnet ist, emittiert.
Die erste Reflexionsoberfläche Mr1 ist eine konkave Reflexionsoberfläche und ist eine rotationssymmetrische asphärische Oberfläche, die so konfiguriert ist, dass eine Rotationssymmetrieachse mit der optischen Achse O zusammenfällt.
Die erste Reflexionsoberfläche Mr1 ist auf einer unteren Seite der optischen Achse O angeordnet und reflektiert das Bildlicht zurück, das durch das erste refraktive optische System L1 gebrochen wird. Insbesondere wird das Bildlicht, das von der linken Seite einfällt, zu einer oberen linken Seite zurück reflektiert.
Wie in 5 gezeigt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine erste optische Komponente R11 so angeordnet, dass die Rotationssymmetrieachse mit der optischen Achse O zusammenfällt.
Die erste Reflexionsoberfläche Mr1 ist in einem Teil eines Gebiets einer unteren Seite einer rotationssymmetrischen asphärischen Oberfläche F3, die einer Hauptoberfläche der ersten optischen Komponente R11 entspricht, angeordnet. Im Gegensatz dazu ist ein Teil eines Gebiets einer unteren Seite der rotationssymmetrischen asphärischen Oberfläche F3 als eine erste Reflexionsoberfläche Mr1 konfiguriert.
In dem anderen Gebiet der rotationssymmetrischen asphärischen Oberfläche F3 der ersten optischen Komponente R11 ist eine Transmissionsoberfläche Tr2 konfiguriert.
Die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 ist eine konkave Reflexionsoberfläche und ist eine rotationssymmetrische sphärische Oberfläche, die so konfiguriert ist, dass die Rotationssymmetrieachse mit der optischen Achse O zusammenfällt.
Die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 ist auf einer oberen Seite der optischen Achse O angeordnet und reflektiert das Bildlicht, das durch die erste Reflexionsoberfläche Mr1 reflektiert wird, zu dem zweiten refraktiven optischen System L2 zurück. Insbesondere wird das Bildlicht, das von einer unteren rechten Seite einfällt, zu der rechten Seite hin zurück reflektiert.
Wie in 5 gezeigt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine zweite optische Komponente R12 so angeordnet, dass die Rotationssymmetrieachse mit der optischen Achse O zusammenfällt.
Die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 ist in einem Teil eines Gebiets einer oberen Seite der rotationssymmetrischen Oberfläche F4, die einer Hauptoberfläche der zweiten optischen Komponente R12 entspricht, angeordnet. Im Gegensatz dazu ist ein Teil eines Gebiets einer oberen Seite der rotationssymmetrischen Oberfläche F4 als eine zweite Reflexionsoberfläche Mr2 konfiguriert.
In dem anderen Gebiet der rotationssymmetrischen Oberfläche F4 der zweiten optischen Komponente R12 ist eine Transmissionsoberfläche Tr1 konfiguriert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform fungiert die Transmissionsoberfläche Tr2, die auf der rotationssymmetrischen asphärischen Oberfläche F3 der ersten optischen Komponente R11 gebildet ist, als das zweite refraktive optische System L2. Die Transmissionsoberfläche Tr1, die auf der rotationssymmetrischen Oberfläche F4 der zweiten optischen Komponente R12 gebildet ist, fungiert als das erste refraktive optische System L1.
Dementsprechend realisiert eine optische Komponente eine erste Reflexionsoberfläche Mr1 und die optische Oberfläche, die als das zweite refraktive optische System L2 fungiert (Transmissionsoberfläche Tr2). Außerdem realisiert sie die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 und die optische Oberfläche, die als das erste refraktive optische System L1 fungiert (Transmissionsoberfläche Tr1).
Dementsprechend ist es möglich, das optische Projektionssystem 15 zu miniaturisieren. Außerdem ist es möglich, eine Montagegenauigkeit des optischen Projektionssystems 15 zu verbessern.
Das zweite refraktive optische System L2 weist einen positiven Brechungsindex als Ganzes auf, bricht das Bildlicht, das durch die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 reflektiert wird, und emittiert es zu der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3.
Bei der vorliegenden Ausführungsform fungiert ein Gebiet von der Transmissionsoberfläche Tr2, die in der ersten optischen Komponente R11 gebildet ist, zu einer Austrittsoberfläche F5 als das zweite refraktive optische System L2. Von der Austrittsoberfläche F5 wird das Bildlicht der Linse L21, die an einer Position am nächsten zu der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 angeordnet ist, emittiert.
Die Austrittsoberfläche F5 der Linse L21 wird eine finale Linsenoberfläche des zweiten refraktiven optischen Systems L2. Nachfolgend kann die Austrittsoberfläche F5 als eine finale Linsenoberfläche F5 unter Verwendung der gleichen Bezugsziffer bezeichnet werden.
Die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 ist mit der optischen Achse O als die Referenzachse konfiguriert und reflektiert das Bildlicht, das von dem Linsensystem L emittiert wird, zu dem gekrümmten Bildschirm S hin.
Die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 ist eine rotationssymmetrische asphärische Oberfläche, die derart konfiguriert ist, dass eine asphärische Rotationssymmetrieachse (optische Achse) mit der optischen Achse O zusammenfällt, und ist nur aus einem Teil konfiguriert, der zum Reflektieren eines effektiven Gebiets in der Lage ist, auf das das Bildlicht einfällt. Das heißt, nicht die gesamte rotationssymmetrische asphärische Oberfläche, sondern nur ein erforderlicher Teil der rotationssymmetrischen asphärischen Oberfläche wird angeordnet. Dies ermöglicht ist, eine Miniaturisierung der Einrichtung zu realisieren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind auf der gemeinsamen optischen Achse O das erste refraktive optische System L1, die erste Reflexionsoberfläche Mr1, die zweite Reflexionsoberfläche Mr2, das zweite refraktive optische System L2 und die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 konfiguriert.
Daher sind das erste refraktive optische System L1, die erste Reflexionsoberfläche Mr1, die zweite Reflexionsoberfläche Mr2, das zweite refraktive optische System L2 und die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 derart konfiguriert, dass die Achse, die durch Erweitern der optischen Achse (Rotationssymmetrieachse) der Linse L11 am nächsten zu dem optischen Beleuchtungssystem 10 mit jeder optischen Achse zusammenfällt.
Dementsprechend ist bei der vorliegenden Ausführungsform jede optische Achse sämtlicher optischer Komponenten, die in dem optischen Projektionssystem 15 enthalten sind, so konfiguriert, dass sie mit der optischen Achse O zusammenfällt.
Dies ermöglicht es, die Größe in der Y-Richtung zu reduzieren und die Einrichtung zu miniaturisieren. Sie ist nicht darauf beschränkt und eine optische Komponente, deren optische Achse von der optischen Achse O versetzt ist, kann in dem optischen Projektionssystem 15 enthalten sein.
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 wird der optische Pfad des Bildlichts beschrieben.
In 5 und 6 sind unter den Bildlichtern, die von dem dichroitischen Prisma PP zu dem optischen Projektionssystem 15 emittiert werden, die optischen Pfade der drei Pixellichter C1, C2 und C3 gezeigt.
Insbesondere wird das Pixellicht als divergentes Licht von dem Pixel des Flüssigkristallpanels P emittiert. Das emittierte Pixellicht wird durch das optische Projektionssystem 15 auf den gekrümmten Bildschirm S abgebildet und wird als ein Pixel des Projektionsbildes angezeigt.
Bei der vorliegenden Offenbarung wird das Komponentenlicht, das entlang der optischen Achse O jedes Pixellichts (entlang der Z-Richtung) emittiert wird, als der Hauptlichtstrahl genommen. Jedes Pixellicht wird auf eine Position abgebildet, an der der Hauptlichtstrahl auf den gekrümmten Bildschirm S einfällt.
In 5 sind als jedes Pixellicht der Hauptlichtstrahl und ein oberes und unteres maximales divergentes Licht gezeigt.
Das Pixellicht C1 entspricht dem Pixellicht, das von dem Pixel in dem Zentrum des Flüssigkristallpanels P emittiert wird.
Das Pixellicht C2 entspricht dem Pixellicht, das von dem Pixel am nächsten zu der optischen Achse O in dem Zentrum des Flüssigkristallpanels P emittiert wird.
Das Pixellicht C3 entspricht dem Pixellicht, das von dem Pixel am weitesten entfernt von der optischen Achse O in dem Zentrum des Flüssigkristallpanels P emittiert wird.
Das heißt, dass bei der vorliegenden Ausführungsform das Pixellicht C2 dem Pixellicht entspricht, das von dem Pixel am nächsten zu der optischen Achse O des Flüssigkristallpanels P emittiert wird. Des Weiteren entspricht das Pixellicht C3 dem Pixellicht, das von dem Pixel am weitesten entfernt von der optischen Achse O emittiert wird, das sich auf einer geraden Linie befindet, die das Pixel am nächsten zu der optischen Achse O mit dem Pixel in dem Zentrum des Flüssigkristallpanels P verbindet.
Wie in 5 gezeigt, schneidet das Bildlicht, das von einer Position, die von der optischen Achse O nach oben versetzt ist, entlang der optischen Achse O zu dem optischen Projektionssystem 15 emittiert wird, die optische Achse O in dem ersten refraktiven optischen System L1, breitet sich zu einer unteren Seite aus und fällt auf die erste Reflexionsoberfläche Mr1 ein.
Das Bildlicht, das auf die erste Reflexionsoberfläche Mr1 einfällt, wird durch die erste Reflexionsoberfläche Mr1 zurück reflektiert, schneidet wieder die optische Achse O, breitet sich zu einer oberen Seite aus und fällt auf die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 ein.
Das Bildlicht, das auf die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 einfällt, wird durch die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 zurück reflektiert und fällt auf das zweite refraktive optische System L2 ein.
Innerhalb des zweiten refraktiven optischen Systems L2 schneidet das Bildlicht wieder die optische Achse O, breitet sich zu der unteren Seite aus und wird zu der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 emittiert.
Das Bildlicht, das von dem zweiten refraktiven optischen System L1 emittiert wird, wird durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 zu der oberen Seite reflektiert, schneidet die optische Achse O wieder und wird zu dem gekrümmten Abschnitt S projiziert.
Wie zuvor beschrieben, ist bei der vorliegenden Ausführungsform der optische Pfad des Bildlichts so konfiguriert, dass er die optische Achse O schneidet. Dementsprechend ist es möglich, den optischen Pfad des Bildlichts zu der konkaven Reflexionsoberfläche. Mr3 in der Nähe der optischen Achse O zu konfigurieren. Infolgedessen ist es möglich, die Größe der Einrichtung in der Y-Richtung zu reduzieren und die Einrichtung zu miniaturisieren.
Außerdem wird das Licht durch sowohl die erste Reflexionsoberfläche Mr1 als auch die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 zurück reflektiert. Dementsprechend kann eine optische Pfadlänge von Bildlicht ausreichend sichergestellt werden. Infolgedessen ist es möglich, die Größe der Einrichtung in der X-Richtung zu reduzieren und die Einrichtung zu miniaturisieren.
Des Weiteren werden bei dem optischen Projektionssystem 15 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem dichroitischen Prisma PP, das in dem optischen Beleuchtungssystem 10 enthalten ist, und der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 mehrere Zwischenbilder (nicht gezeigt) abgebildet. Das Zwischenbild ist ein Zwischenbild eines Bildes, das durch das Bildlicht gebildet wird.
Dies ermöglicht, das Bildlicht unter dem ultraweiten Winkel zu projizieren. Zum Beispiel kann ein großer Bildschirm selbst dann angezeigt werden, wenn eine Entfernung zwischen einem Projektor und einem Bildschirm kurz ist.
Um ein Hochpräzisionsbild auf den Bildschirm durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 abzubilden, ist es unerlässlich, das durch das optische Beleuchtungssystem 10 erzeugte Bild optisch geeignet zu korrigieren und es zu der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 zu leiten.
Da es möglich ist, die optische Pfadlänge des Bildlichtes durch die erste Reflexionsoberfläche Mr1 und die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 ausreichend sicherzustellen, ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine optische Korrektur des Bildes genau durchzuführen. Das heißt, ein geeignetes Zwischenbild kann erzeugt werden, und das Hochpräzisionsbild kann einfach auf dem Bildschirm gebildet werden.
Da die optische Pfadlänge ausreichend sichergestellt wird, ist es des Weiteren möglich, eine optische Last zu reduzieren, die zum Erzeugen des geeigneten Zwischenbildes erforderlich ist, und eine Brechkraft jeder optischen Komponente zu reduzieren, die in dem optischen Projektionssystem 15 enthalten ist. Infolgedessen ist es möglich, jede optische Komponente zu miniaturisieren und die Miniaturisierung der gesamten Einrichtung zu realisieren.
Da die mehreren Zwischenbilder in dem optischen Projektionssystem 15 gebildet werden, können des Weiteren die optimalen Zwischenbilder mit hoher Genauigkeit erzeugt werden. Infolgedessen ist es möglich, das Hochpräzisionsbild auf dem Bildschirm durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 anzuzeigen. Wie zuvor beschrieben, ist es durch Verwenden des optischen Projektionssystems 15 gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Leistungsfähigkeitsverbesserung der Einrichtung zu realisieren.
Wie in 5 und 6 gezeigt, wird bei der vorliegenden Ausführungsform durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 wenigstens ein Teil der Lichtstrahlen, die in dem Bildlicht enthalten sind, das auf die konkave Reflexionsoberfläche einfällt, in einer Richtung, die unter einem Winkel von 90 Grad oder mehr eine Richtung entlang der optischen Achse O als die Referenzachse schneidet, reflektiert.
Es wird angemerkt, dass ein Schnittwinkel zwischen der Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls, der in dem Bildlicht enthalten ist, das durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 reflektiert wird, und der Richtung entlang der optischen Achse O wie folgt definiert ist.
Zuerst wird ein Schnittpunkt einer geraden Linie, die sich entlang der optischen Achse O erstreckt, und einer geraden Linie, die sich entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichts erstreckt, das durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 reflektiert wird, berechnet.
Eine gerade Linie, die sich von dem Schnittpunkt zu einer Seite des Flüssigkristallpanels P erstreckt, wird auf einer Ausbreitungsrichtungsseite des Lichtstrahls mit Bezug auf den Schnittpunkt gedreht.
Zu dieser Zeit ist ein Rotationswinkel, wenn eine gerade Linie, die sich zu der Seite des Flüssigkristallpanels P erstreckt, mit einer geraden Linie zusammenfällt, die sich entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls erstreckt, als der Schnittwinkel zwischen der Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls, der in dem Bildlicht enthalten ist, das durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 reflektiert wird, und der Richtung entlang der optischen Achse O definiert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 so gestaltet, dass der zuvor definierte Schnittwinkel wenigstens eines Teils der Lichtstrahlen, die in dem Bildlicht enthalten sind, das durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 reflektiert wird, 90 Grad oder mehr beträgt.
Bei dem in 5 gezeigten Beispiel wird das Pixellicht C3, das in dem Bildlicht enthalten ist, in einer Richtung reflektiert, die die Richtung entlang der optischen Achse O unter einem Winkel von 90 Grad oder mehr schneidet. Ein Schnittwinkel R1 des Bildlichts C3 ist ein maximaler Schnittwinkel. Das heißt, dass das Pixellicht C3 ein Lichtstrahl ist, bei dem der Schnittwinkel am größten ist. Andere Lichtstrahlen werden in einer Richtung reflektiert, die unter einem Winkel kleiner als der Schnittwinkel R1 mit Bezug auf die Richtung entlang der optischen Achse O schneidet.
Hier wird das Pixellicht als ein Beispiel als der Lichtstrahl genommen, der in dem Bildlicht enthalten ist. Dies ist nicht darauf beschränkt und wenigstens ein Teil der Lichtstrahlen, wie etwa ein weiterer Teil der Lichtstrahlen, die in dem Pixellicht enthalten sind, kann in der Richtung reflektiert werden, die unter einem Winkel von 90 Grad oder mehr von der Richtung entlang der optischen Achse O schneidet.
Die Bildanzeigeeinrichtung 20, die das in 5 und 6 gezeigte optische Projektionssystem 15 beinhaltet, ist so installiert, dass die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 an einer Position angeordnet ist, die der Form des gekrümmten Bildschirms S entspricht.
Durch Gestalten der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 so, dass der Schnittwinkel erhöht wird, ist es möglich, eine Bildanzeige mit hoher Qualität zu realisieren, die dem gekrümmten Bildschirm S entspricht.
Der Erfinder hier hat sich auf den Hauptlichtstrahl jedes Pixellichts, das in dem Bildlicht enthalten ist, mit Bezug auf die Bildanzeige unter Verwendung der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 konzentriert und wiederholt das Verhalten des Hauptlichtstrahls untersucht. Dann wurden die nachfolgend gezeigten Konfigurationsbedingungen des optischen Projektionssystems 15 neu gefunden.
7 ist ein schematisches Diagramm, das den optischen Pfad des Pixellichts (Hauptlichtstrahls) zeigt, das in dem Bildlicht enthalten ist. Obwohl das in 7 gezeigte optische Projektionssystem 15 von jenem in 5 gezeigten verschieden ist, ist das Verhalten des Pixellichts (Hauptlichtstrahls) ähnlich.
Um das Ergebnis der Überlegung zu beschreiben, wird nachfolgend angenommen, dass der „Lichtstrahl“ das „Pixellicht“ bedeutet. Außerdem sollen der „Lichtstrahl“ und das „Pixellicht“ den Hauptlichtstrahl des „Pixellichts“ bedeuten.
Zum Beispiel können die Beschreibung einer Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls (Pixellicht), einer Einfallsposition des Lichtstrahls (Pixellicht), eines Reflexionspunkts des Lichtstrahls (Pixellicht), der durch eine Reflexionsoberfläche reflektiert wird, eines Reflexionswinkels des Lichtstrahls (Pixellicht), der durch die Reflexionsoberfläche reflektiert wird, einer Lichtstrahlhöhe (Pixellicht) usw. eine Ausbreitungsrichtung des Hauptlichtstrahls, eine Einfallsposition des Hauptlichtstrahls, einen Reflexionspunkt des Hauptlichtstrahls, einen Reflexionswinkel des Hauptlichtstrahls, eine Höhe des Hauptlichtstrahls usw. bedeuten.
(Konfigurationsbedingung 1)
8 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer Konfigurationsbedingung 1.
Wie in 8 gezeigt, wird die Lichtstrahlhöhe von der optischen Achse O, die die Referenzachse ist, als h bezeichnet.
Ein Winkel mit Bezug auf eine Optische-Achse-Höhenrichtung einer Tangentenlinie einer Funktion Z(h), die eine Form der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 repräsentiert, die der Lichtstrahlhöhe h entspricht, wird als θ(h) bezeichnet.
Wie in 8 gezeigt, ist die Optische-Achse-Höhenrichtung eine Richtung senkrecht zu der optischen Achse O (Y-Richtung). Eine Steigung der Tangentenlinie der Funktion Z(h) kann durch eine Ableitungsfunktion Z'(h) berechnet werden, die durch Differenzieren der Funktion Z(h) nach der Lichtstrahlhöhe h erhalten wird. Unter Verwendung der Ableitungsfunktion Z'(h) ist es möglich, den Winkel θ(h) zu berechnen.
Eine Menge einer Änderung des Winkels θ(h) wird bei der Lichtstrahlhöhe h als Δθ(h) bezeichnet.
Die Lichtstrahlhöhe h eines Reflexionspunkts RPmax am weitesten entfernt von der optischen Achse O der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 zum Reflektieren des Bildlichts wird als hmax bezeichnet. Die Lichtstrahlhöhe hmax ist die Lichtstrahlhöhe h des Reflexionspunkts des Lichtstrahls, der auf die Position am weitesten entfernt von der optischen Achse O einfällt, unter den Lichtern, die auf die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 einfallen.
In diesem Fall ist das optische Projektionssystem 15 so konfiguriert, dass es die folgende Beziehung erfüllt. $0 < | Δ θ (hmax) - Δ θ (0,9 \cdot hmax) | / θ (hmax) < 0,056$
Der konditionale Ausdruck (1) definiert eine Menge einer Änderung der Form eines Gebiets, wo die Lichtstrahlhöhe h der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 groß ist (nachfolgend als Randseitengebiet bezeichnet). Insbesondere ist die Menge einer Änderung der Form des Gebiets von der Gebietsachsenhöhe hmax zu der Optische-Achse-Höhe 0,9·hmax definiert.
Die Lichtstrahlen, die bei dem Randseitengebiet der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 reflektiert werden, konfigurieren das Randseitengebiet des Bildes, das auf den gekrümmten Bildschirm S projiziert wird.
Falls |Δθ(hmax) - Δθ(0,9·hmax)|/θ(hmax) eine obere Grenze überschreitet, die in dem konditionalen Ausdruck (1) definiert ist, nimmt die Menge einer Änderung der Form des Randseitengebiets der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 zu und wird eine Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte (Helligkeit) und Vergrößerung des Randseitengebiets des Projektionsbildes reduziert.
Falls |Δθ(hmax) - Δθ(0,9·hmax)|/θ(hmax) eine untere Grenze überschreitet, die in dem konditionalen Ausdruck (1) definiert ist, d. h., falls die Menge einer Änderung der Form des Randseitengebiets der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 0 ist, werden die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte und der Vergrößerung des Randseitengebiets des Projektionsbildes auch reduziert.
Die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 ist so konfiguriert, dass sie den konditionalen Ausdruck (1) erfüllt. Das heißt, mit Bezug auf den Lichtstrahl, in dem ein Reflexionspunkt, der durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 reflektiert wird, in einem Bereich von der Optische-Achse-Höhe hmax bis 0,9·hmax enthalten ist, ist sie so gestaltet, dass die Änderung der Form der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 sacht ist. Dementsprechend ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte und der Vergrößerung des Randseitengebiets des Projektionsbildes zu verbessern und die Bildanzeige mit hoher Qualität zu realisieren.
Wie in 8 gezeigt, ist Δθ(h) bei der vorliegenden Ausführungsform θ(h)-θ(0,98·h). Es versteht sich, dass dies nicht darauf beschränkt ist, und andere Parameter, die die Menge einer Änderung Δθ(h) des Winkels θ(h) bei der Lichtstrahlhöhe h repräsentieren, können verwendet werden.
(Konfigurationsbedingung 2)
9 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer Konfigurationsbedingung 2.
Wie in 9 gezeigt, werden die Lichtstrahlen des Bildlichts, die in dem Gebiet mit einem Reflexionspunkt, der durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 reflektiert wird, von mehr als 0,85·hmax enthalten sind, als Randseitenlichtstrahlen CE bezeichnet.
Das optische Projektionssystem 15 ist derart konfiguriert, dass die Ausbreitungsrichtungen von jedem der Randseitenlichtstrahlen CE, die auf die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 einfallen, parallel zueinander sind. Das heißt, dass das optische Projektionssystem 15 derart konfiguriert ist, dass die Randseitenlichtstrahlen CE, die auf die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 einfallen, parallele Lichtstrahlen sind.
Dementsprechend ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte und der Vergrößerung des Randseitengebiets des Projektionsbildes zu verbessern.
(Konfigurationsbedingung 3)
Das optische Projektionssystem 15 ist derart konfiguriert, dass Lichtstrahlabstände der Randseitenlichtstrahlen CE, die auf die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 einfallen, gleich sind. Es kann gesagt werden, dass die Reflexionspunkte der jeweiligen Randseitenlichtstrahlen CE auf der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 in gleichen Abständen angeordnet sind.
Dementsprechend ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte und der Vergrößerung des Randseitengebiets des Projektionsbildes zu verbessern.
(Konfigurationsbedingung 4)
Die Stärke der ersten Reflexionsoberfläche Mr1 wird als Φ1 bezeichnet.
Die Stärke der zweiten Reflexionsoberfläche Mr2 wird als Φ2 bezeichnet.
In diesem Fall ist das optische Projektionssystem 15 so konfiguriert, dass es die folgende Beziehung erfüllt. $0,1 < | Φ 2 / Φ 1 | < 1,2$
Der konditionale Ausdruck (2) definiert eine Beziehung zwischen der Stärke Φ1 der ersten Reflexionsoberfläche Mr1 und der Stärke Φ2 der zweiten Reflexionsoberfläche Mr2.
Falls |Φ2/Φ1| eine obere Grenze überschreitet, die in dem konditionalen Ausdruck (2) definiert ist, interferieren die Lichtstrahlen, die durch die erste Reflexionsoberfläche Mr1 reflektiert werden, und die Lichtstrahlen, die durch die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 reflektiert werden.
Falls |Φ2/Φ1| eine untere Grenze überschreitet, die in dem konditionalen Ausdruck (2) definiert ist, fallen die Lichtstrahlen, die durch die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 reflektiert werden, nicht ordnungsgemäß auf das zweite refraktive optische System L2 ein. Das heißt, dass die Lichtstrahlen, die durch die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 reflektiert werden, nicht ordnungsgemäß auf die Transmissionsoberfläche Tr2 der ersten optischen Komponente R11 einfallen.
Durch Konfigurieren der ersten Reflexionsoberfläche Mr1 und der zweiten Reflexionsoberfläche Mr2 so, dass der konditionale Ausdruck (2) erfüllt wird, ist es möglich, das Bildlicht ordnungsgemäß zu der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 zu leiten. Dies ermöglicht es, das Bild mit hoher Qualität zu realisieren.
(Konfigurationsbedingung 5)
10 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben einer Konfigurationsbedingung 5.
Das optische Projektionssystem 15 ist so konfiguriert, dass es die folgende Beziehung erfüllt. $| Φ 2 | < | Φ 1 |$
Wie in 10 gezeigt, muss zum Erfüllen der zuvor beschriebenen (Konfigurationsbedingung 2) bei dem zweiten refraktiven optischen System L2 eine große Brechkraft auf den Lichtstrahl (insbesondere einen Lichtstrahl mit einer Lichtstrahlhöhe hmax) ausgeübt werden, wobei die Lichtstrahlhöhe h zunimmt.
Falls der konditionale Ausdruck (3) nicht erfüllt wird, d. h. |Φ2| ≥ |Φ1|, ist es zum Ausüben der großen Brechkraft auf die Lichtstrahlen mit der Lichtstrahlhöhe hmax denkbar, zum Beispiel eine große Entfernung zwischen der zweiten Reflexionsoberfläche Mr2 und dem zweiten refraktiven optischen System L2 zu gestalten, wie in 10A gezeigt ist. Falls jedoch die Entfernung zwischen der zweiten Reflexionsoberfläche Mr2 und dem zweiten refraktiven optischen System L2 erhöht wird, weist das optische Projektionssystem 15 eine große Größe auf.
Alternativ dazu ist es, wie in 10B gezeigt, auch denkbar, die Stärke des zweiten refraktiven optischen Systems L2 zu erhöhen. Falls jedoch die Stärke des zweiten refraktiven optischen Systems L2 erhöht wird, tritt eine Aberration wahrscheinlich in dem Projektionsbild auf und wird eine Bildqualität wahrscheinlich reduziert.
Wie in 10C gezeigt, sind die erste Reflexionsoberfläche Mr1 und die zweite Reflexionsoberfläche Mr2 so konfiguriert, dass der konditionale Ausdruck (2) erfüllt wird.
Dies ermöglicht es, dass die Lichtstrahlen mit der Lichtstrahlhöhe hmax größtenteils zu der oberen Seite reflektiert werden. Daher ist es möglich, die Lichtstrahlhöhe hmax mit einem Winkel von der oberen Seite von der zweiten Reflexionsoberfläche Mr2 zu dem zweiten refraktiven optischen System L2 zu emittieren. Infolgedessen kann die große Brechkraft auf die Lichtstrahlen mit der Lichtstrahlhöhe hmax ausgeübt werden.
Daher ist es möglich, die Miniaturisierung und Aberrationsunterdrückung der Einrichtung zu realisieren, während die (Konfigurationsbedingung 2) erfüllt wird. Im Gegensatz dazu ist es ohne Vergrößern des optischen Projektionssystems 15, auch ohne Erzeugen einer Aberration in dem Projektionsbild, möglich, die (Konfigurationsbedingung 2) zu erfüllen.
(Konfigurationsbedingung 6-1)
11 bis 13 sind schematische Diagramme zum Beschreiben von Konfigurationsbedingungen 6.
Ein erstes optisches System LL1 beinhaltet das erste refraktive optische System L1, die erste Reflexionsoberfläche Mr1 und die zweite Reflexionsoberfläche Mr2. Das heißt, das erste optische System LL1 ist von der Einfallsoberfläche F1 der Linse L11 zu der zweiten Reflexionsoberfläche Mr2.
Ein zweites optisches System LL2 ist ein Teil, der auf die Randseitenlichtstrahlen des zweiten refraktiven optischen Systems L2 wirkt. Das heißt, dass, falls der Teil, wo sich die Randseitenlichtstrahlen CE ausbreiten, des zweiten refraktiven optischen Systems L2 als ein optisches System genommen wird, das optische System das zweite optische System LL2 ist.
Das optische Projektionssystem 15 ist so konfiguriert, dass das erste optische System L1 die Randseitenlichtstrahlen CE auf eine vorbestimmte Bündelungsposition 35 bündelt. Außerdem ist das optische Projektionssystem 15 so konfiguriert, dass die Bündelungsposition 35 mit einer vorderen Fokusposition 36 des zweiten optischen Systems LL2 zusammenfällt.
Das heißt, dass das optische Projektionssystem 15 so konfiguriert ist, dass das erste optische System LL1 die Randseitenlichtstrahlen CE auf die vordere Fokusposition 36 des zweiten optischen Systems LL2 bündelt.
Unter Bezugnahme auf 12 wird die vordere Fokusposition 36 des zweiten optischen Systems LL2 beschrieben.
Ein Durchschnittswert eines Winkels, unter dem sich jede Ausbreitungsrichtung der Randseitenlichtstrahlen CE, die auf die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 einfallen (Richtung eines Einfalls auf die konkave Reflexionsoberfläche Mr3), und die Richtung entlang der optischen Achse O schneiden, wird als ein Durchschnittswinkel θ1 bezeichnet.
Ein Gebiet, auf das die Randseitenlichtstrahlen CE einfallen, der finalen Linsenoberfläche F5 des zweiten refraktiven optischen Systems L2 wird als ein Randseiteneinfallsgebiet 37 bezeichnet.
Wie in 12 gezeigt, ist die vordere Fokusposition 36 des zweiten optischen Systems LL2 eine Bündelungsposition, wenn ein paralleler Strahl 38 auf das Randseiteneinfallsgebiet 37 der finalen Linsenoberfläche F5 von einer gegenüberliegenden Seite entlang der Richtung einfällt, die unter dem Durchschnittswinkel θ1 mit Bezug auf die Richtung entlang der Referenzachse O schneidet.
(Konfigurationsbedingung 6-2)
Als eine Bedingung gleich der (Konfigurationsbedingung 6-1) wird die (Konfigurationsbedingung 6-2) beschrieben.
Wie in 11 und 13 gezeigt, wird unter den Randseitenlichtstrahlen CE ein Lichtstrahl mit der Lichtstrahlhöhe h an dem Reflexionspunkt, der durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 reflektiert wird, welche ein Zwischenwert ist, als ein Zwischenlichtstrahl 40 bezeichnet. In 11 und 13 ist der Zwischenlichtstrahl 40 durch einen dicken Pfeil gezeigt.
Die Einfallsposition des Zwischenlichtstrahls 40 mit Bezug auf die finale Linsenoberfläche F5 des zweiten refraktiven optischen Systems L2 wird als die Zwischeneinfallsposition 41 bezeichnet.
Die optische Pfadlänge des Zwischenlichts 40 von dem optischen Beleuchtungssystem 10 zu der Bündelungsposition 35 wird als A bezeichnet. Insbesondere wird, wie in 13 gezeigt, die optische Pfadlänge von dem Bildmodulationselement (Flüssigkristallpanel P) zu der Bündelungsposition 35 als die optische Pfadlänge A bezeichnet.
Die optische Pfadlänge von der Zwischeneinfallsposition 41 zu der vorderen Fokusposition 36 wird als B bezeichnet. Wie in 12 gezeigt, ist die optische Pfadlänge B die optische Pfadlänge des Lichtstrahls (dicker Pfeil in 12), der sich von der Zwischeneinfallsposition 41 zu der vorderen Fokusposition 36 ausbreitet, wenn der parallele Lichtstrahl 38 auf das Randseiteneinfallsgebiet 37 der finalen Linsenoberfläche F5 von der gegenüberliegenden Seite einfällt.
Die optische Pfadlänge von dem optischen Beleuchtungssystem 10 des Zwischenlichts 40 zu der Zwischeneinfallsposition 41 wird als C bezeichnet. Insbesondere wird, wie in 13 gezeigt, die optische Pfadlänge von dem Bildmodulationselement (Flüssigkristallpanel P) zu der Zwischeneinfallsposition 41 als die optische Pfadlänge C bezeichnet.
In diesem Fall ist das optische Projektionssystem 15 so konfiguriert, dass es die folgende Beziehung erfüllt. $0,8 < | A + B | / C < 1,2$
Das heißt, dass bei der vorliegenden Offenbarung, falls der Bereich den konditionalen Ausdruck (4) erfüllt, die Bündelungsposition 35 mit der vorderen Fokusposition 36 zusammenfällt und die (Konfigurationsbedingung 6-1) erfüllt wird.
Falls |A+B|/C die obere Grenze überschreitet, die durch den konditionalen Ausdruck (4) definiert wird, divergieren die Randseitenlichtstrahlen CE, die von dem zweiten refraktiven optischen System L2 emittiert werden, und werden nicht zu dem parallelen Lichtstrahl.
Falls |A+B|/C die untere Grenze überschreitet, die durch den konditionalen Ausdruck (4) definiert wird, werden die Randseitenlichtstrahlen CE, die von dem zweiten refraktiven optischen System L2 emittiert werden, gebündelt und werden nicht zu dem parallelen Lichtstrahl.
Das optische Projektionssystem 15 ist so konfiguriert, dass es den konditionalen Ausdruck (4) erfüllt. Das heißt, dass das optische Projektionssystem 15 so konfiguriert ist, dass die Bündelungsposition 35 mit der vorderen Fokusposition 36 zusammenfällt. Dementsprechend wird es möglich, die (Konfigurationsbedingung 2) zu erfüllen und die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte und der Vergrößerung des Randseitengebiets des Projektionsbildes zu verbessern.
Bei dem optischen Projektionssystem 15 der vorliegenden Ausführungsform wird ein erstes Zwischenbild zwischen dem dichroitischen Prisma PP, das in dem optischen Beleuchtungssystem 10 enthalten ist, und der ersten Reflexionsoberfläche Mr1 abgebildet.
Ein zweites Zwischenbild wird zwischen der ersten Reflexionsoberfläche Mr1 und der zweiten Reflexionsoberfläche Mr2 abgebildet.
Des Weiteren wird ein drittes Zwischenbild zwischen dem zweiten refraktiven optischen System L2 und der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 abgebildet.
Ein Bild wird durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 auf den Bildschirm abgebildet.
Das erste optische System LL1 kann auch als ein optisches Vorderstufensystem bezeichnet werden, wobei das zweite Zwischenbild als eine Grenze genommen wird. Das zweite optische System LL2 kann auch als ein optisches System einer späteren Stufe bezeichnet werden, wobei das zweite Zwischenbild als die Grenze genommen wird.
Es versteht sich, dass die Anwendung der vorliegenden Technologie nicht auf den Fall einer Abbildung des Zwischenbildes beschränkt ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Randseitenlichtstrahlen CE von dem Flüssigkristallpanel P entlang der optischen Achse O emittiert. Daher kann die Bündelungsposition 35, auf der die Randseitenlichtstrahlen CE durch das erste optische System LL1 gebündelt werden, auch als eine hintere Fokusposition des ersten optischen Systems LL1 bezeichnet werden.
Daher kann bei der vorliegenden Ausführungsform für die (Konfigurationsbedingung 6-1) und die (Konfigurationsbedingung 6-2) die Bündelungsposition 35 auch als die hintere Fokusposition des ersten optischen Systems LL1 bezeichnet werden.
Beim Konfigurieren des optischen Projektionssystems 15 gemäß der vorliegenden Technologie werden nicht zwingend alle der zuvor aufgelisteten Konfigurationsbedingungen erfüllt. Falls wenigstens eine der obigen Konfigurationsbedingungen erfüllt wird, ist es möglich, als die Ausführungsform des optischen Projektionssystems gemäß der vorliegenden Technologie zu fungieren. Es ist möglich, die Bildanzeige mit hoher Qualität zu realisieren.
Es versteht sich, dass sämtliche Konfigurationsbedingungen erfüllt werden können. Alternativ dazu kann das optische Projektionssystem 15 so konfiguriert sein, dass zwei oder mehr beliebige Konfigurationsbedingungen erfüllt werden.
Die untere Grenze und die obere Grenze jedes der konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) sind nicht auf die zuvor beschriebenen Werte beschränkt. Zum Beispiel können die jeweiligen Werte in Abhängigkeit von der Konfiguration des optischen Beleuchtungssystems 10, des optischen Projektionssystems 15 und dergleichen geeignet geändert werden. Zum Beispiel kann ein beliebiger Wert, der in dem zuvor genannten Bereich enthalten ist, als der untere Grenzwert und der obere Grenzwert ausgewählt werden und kann wieder als der optimale Bereich festgelegt werden.
Zum Beispiel kann der konditionale Ausdruck (1) auf die folgenden Bereiche festgelegt werden. $0,01 < | Δ θ (hmax) - Δ θ (0,9 \cdot hmax) | / θ (hmax) < 0,06$
$0,02 < | Δ θ (hmax) - Δ θ (0,9 \cdot hmax) | / θ (hmax) < 0,05$
$0,03 < | Δ θ (hmax) - Δ θ (0,9 \cdot hmax) | / θ (hmax) < 0,04$
Zum Beispiel kann der konditionale Ausdruck (2) auf die folgenden Bereiche festgelegt werden. $0,5 < | Φ 2 / Φ 1 | < 1,3$
$0,15 < | Φ 2 / Φ 1 | < 1,15$
$0,2 < | Φ 2 / Φ 1 | < 1,1$
Zum Beispiel kann der konditionale Ausdruck (4) auf die folgenden Bereiche festgelegt werden. $0,7 < | Φ 2 / Φ 1 | < 1,3$
$0,9 < | Φ 2 / Φ 1 | < 1,15$
$1,0 < | Φ 2 / Φ 1 | < 1,1$
Das optische Projektionssystem 15, das wie zuvor beschrieben konfiguriert ist, wird kurz unter Bezugnahme auf spezielle numerische Beispiele beschrieben.
14 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für Parameter bezüglich Bildprojektion zeigt.
15 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben der in 14 gezeigten Parameter.
Eine numerische Apertur NA des optischen Projektionssystems 15 auf einer Primärbildebenenseite ist 0,127.
Eine Länge des Bildmodulationselements (Flüssigkristallpanel P) in der Links-Rechts-Richtung und der Oben-Unten-Richtung (H × VSp) sind 15,6 mm und 8,7 mm.
Eine zentrale Position (Chp) des Bildmodulationselements ist 5,6 mm oberhalb der optischen Achse O.
Ein Bildkreis (imc) der Primärbildebenenseite ist φ 26,3 mm.
Wie in 15 gezeigt, ist das in 5 gezeigte Pixellicht C1 und dergleichen von dem zentralen Pixel des Flüssigkristallpanels P (als Pixel C1 durch die gleiche Bezugsziffer bezeichnet) weggelassen.
Von dem Pixel am nächsten zu der optischen Achse O des Zentrums des Flüssigkristallpanels P wird das Pixellicht C2 emittiert (als Pixel C2 unter Verwendung der gleichen Bezugsziffer bezeichnet).
Von dem Pixel am weitesten entfernt von der optischen Achse O des Zentrums des Flüssigkristallpanels P wird das Pixellicht C3 emittiert (als Pixel C3 unter Verwendung der gleichen Bezugsziffer bezeichnet).
Für die Konfigurationsbedingungen für die Randseitenlichtstrahlen CE können ähnliche Konfigurationsbedingungen auf die Lichtstrahlen angewandt werden, die unter Verwendung des Bildkreises (imc) definiert sind.
Zum Beispiel ist, wie in 16 gezeigt, der Bildkreis (0,74·imc) mit einer Bildhöhe von 74 % mit Bezug auf den Bildkreis (imc) mit einer maximalen Bildhöhe definiert.
Die Lichtstrahlen, die von dem Gebiet von dem Bildkreis mit der Bildhöhe von 74 % zu dem Bildkreis mit der maximalen Bildhöhe (imc) emittiert werden (Gebiet, das in der Figur in grau angezeigt ist), werden als Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen bezeichnet.
Für die Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen sind die folgenden Konfigurationsbedingungen gezeigt.
Das optische Projektionssystem 15 ist so konfiguriert, dass die Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen auf die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 als parallele Lichtstrahlen einfallen (Bedingung, die Konfigurationsbedingungen 2 entspricht).
Das optische Projektionssystem 15 ist so konfiguriert, dass die Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen auf die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 bei gleichen Lichtstrahlabständen einfallen (Bedingung, die Konfigurationsbedingung 3 entspricht).
Bei den Teilen des ersten optischen Systems LL1 und des zweiten refraktiven optischen Systems L2, die auf die Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen wirken, wie in 13 gezeigt, fällt die Bündelungsposition 35 mit der vorderen Fokusposition 36 zusammen (Bedingung, die Konfigurationsbedingung 6-1 entspricht).
Bei den Teilen des ersten optischen Systems LL1 und des zweiten refraktiven optischen Systems L2, die auf die Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen wirken, wird der konditionale Ausdruck (4) erfüllt (Bedingung, die Konfigurationsbedingung 6-2 entspricht).
Durch Konfigurieren des optischen Projektionssystems 15 so, dass es die Konfigurationsbedingungen bezüglich den Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen erfüllt, werden ähnliche Effekte wie zuvor beschrieben aufgezeigt. Das heißt, es ist möglich, die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte und der Vergrößerung des Randseitengebiets des Projektionsbildes zu verbessern und die Bildanzeige mit hoher Qualität zu realisieren.
Es wird angemerkt, dass eine Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlengruppe und eine Randseitenlichtstrahlengruppe die gleiche Lichtstrahlengruppe sein können oder unterschiedliche Lichtstrahlengruppen sein können.
17 ist Linsendaten der Bildanzeigeeinrichtung.
17 zeigt Daten für 1 bis 33 optische Komponenten (Linsenoberflächen), die von der Primärbildebene(P)-Seite zu der Sekundärbildebene(S)-Seite angeordnet sind, und den gekrümmten Bildschirm S.
Als die Daten jeder der optischen Komponenten (Linsenoberflächen) sind ein Krümmungsradius (mm), eine Kerndicke d (mm), ein Brechungsindex nd in einer d-Linie (587,56 nm) und eine Abbe-Zahl vd in der d-Linie beschrieben. Für den gekrümmten Bildschirm S ist der Krümmungsradius (mm) beschrieben.
Es wird angemerkt, dass die optische Komponente mit einer asphärischen Oberfläche dem folgenden Ausdruck folgt.
$Z = \frac{{ch}^{2}}{1 + {1 - (1 + K) c^{2} h^{2}}^{\frac{1}{2}}} + {\sum_{i = 1} Aih}^{i}$
18 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für asphärische Koeffizienten der optischen Komponenten zeigt, die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind.
18 zeigt asphärische Koeffizienten für die jeweiligen asphärischen optischen Komponenten 19, 20, 21, 23, 24 und 33, die in 17 mit * markiert sind. Die asphärischen Koeffizienten des Figurbeispiels entsprechen dem obigen Ausdruck (Ausdruck 1).
Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Ausdruck (Ausdruck 1) einer Funktion Z(h), die die Form der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 repräsentiert, die der Lichtstrahlhöhe entspricht.
In dem Ausdruck (Ausdruck 1) wird eine Durchbiegungsmenge Z, wenn die Lichthöhe h eingegeben wird, als ein Parameter, der die Form der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 repräsentiert, gemäß der Lichtstrahlhöhe verwendet. Es wird angemerkt, dass die „Durchbiegungsmenge“ eine Entfernung zwischen einer Ebene und einem Punkt auf der Linsenoberfläche in der Optische-Achse-Richtung repräsentiert, wenn eine Ebene senkrecht zu der optischen Achse durch den Ebenenscheitel erzeugt wird.
Die Ableitung Z'(h) (= dZ/dh), die durch Differenzieren der Funktion Z(h) nach der Lichtstrahlhöhe erhalten wird, wird durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt.
$\begin{array}{l} \frac{dZ}{dh} = \frac{2 ch}{1 + {1 - (1 + K) c^{2} h^{2}} \frac{1}{2}} + \frac{(1 + K) c^{3} h^{3}}{{1 - (1 + K) c^{2} h^{2}} \frac{1}{2} * {[1 + {1 - (1 + K) c^{2} h^{2}} \frac{1}{2}]}^{2}} \\ + A_{1} + 2 A_{2} h + 3 A_{3} h^{2} + \dots \dots \end{array}$
Durch diesen Ausdruck wird eine Steigung einer Geradentangente zu der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 bei der Lichtstrahlhöhe h berechnet. Das heißt, es ist möglich, den Winkel θ(h) mit Bezug auf die Optische-Achse-Höhenrichtung der Tangentenlinie der Funktion Z (h) zu berechnen.
19 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Lichtstrahlhöhe h und Δθ(h)/θ(hmax) zeigt.
Insbesondere wird durch Einstellen der Lichtstrahlhöhe h der optischen Achse O auf 0 und der Lichtstrahlhöhe hmax auf 1 die Berechnung nach einer Normalisierung mit Bezug auf die Lichtstrahlhöhe h durchgeführt.
Δθ(h)/θ(hmax) ändert sich graduell von 0,9 zu 1,00 der Lichtstrahlhöhe von der optischen Achse O weg.
Dies bedeutet, dass eine Formänderung graduell über das Randseitengebiet der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 mit der Lichtstrahlhöhe von (0,9·hmax) zu (hmax) ist. Das heißt, dass dies bedeutet, dass die Formänderung der Reflexionsoberfläche graduell mit Bezug auf den Lichtstrahl mit dem Reflexionspunkt von (0,9·hmax) zu (hmax) ist.
Dementsprechend ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte und der Vergrößerung des Randseitengebiets des Projektionsbildes zu verbessern und die Bildanzeige mit hoher Qualität zu realisieren.
Es wird angemerkt, dass |Δθ(hmax) - Δθ(0,9·hmax) |/θ(hmax) in dem konditionalen Ausdruck (1) eine Differenz zwischen einem Wert der Lichthöhe 1,00 und dem Wert der Lichtstrahlhöhe 0,9 des in 19 gezeigten Graphen ist.
20 ist eine Tabelle, die numerische Werte der Parameter zeigt, die durch die oben genannten konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. $| Z' (1,0 \cdot hmax) Z' (0,9 \cdot hmax) | 0,001$
$| Φ 2 / Φ 1 | 0,370$
$| A + B | / C 1,004$
Die Ergebnisse zeigen, dass die konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) erfüllt werden. Der konditionale Ausdruck (3) wird auch erfüllt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden sämtliche Konfigurationsbedingungen 1 bis 6 erfüllt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der konditionale Ausdruck (4) für die Lichtstrahlen erfüllt, die von Gebiet von dem Bildkreis mit der Bildhöhe von 59 % bis zu dem Bildkreis (imc) mit der maximalen Bildhöhe emittiert werden. Daher ist es auch möglich, den Lichtstrahl als die Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen zu definieren.
Wie zuvor beschrieben, wird bei der Bildanzeigeeinrichtung 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Form der konkaven Reflexionsoberfläche Mr3 zum Reflektieren des Bildlichts zu dem zur Projektion zu verwendenden Objekt hin, wie zuvor beschrieben, gestaltet. Dies ermöglicht es, das Bild mit hoher Qualität zu realisieren.
Des Weiteren wird bei der Bildanzeigeeinrichtung 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 wenigstens ein Teil der Lichtstrahlen des Bildlichts in einer Richtung entlang der optischen Achse O als eine Referenz beim Bilden des optischen Projektionssystems 15 und einer Richtung, die unter einem Winkel von 90 Grad oder mehr schneidet, reflektiert. Dementsprechend ist es möglich, der Projektion des Bildes auf zum Beispiel dem gekrümmten Bildschirm S oder dergleichen zu entsprechen und die Bildanzeige mit hoher Qualität zu realisieren.
Wenn zum Beispiel ein Fall betrachtet wird, in dem das gleiche Bildlicht jeweils auf einen flachen Bildschirm und einen gekrümmten Bildschirm projiziert wird, weisen das Bild, das auf dem flachen Bildschirm angezeigt wird, und das Bild, das auf dem gekrümmten Bildschirm angezeigt wird, selbstverständlich unterschiedliche Formen auf. Wenn das auf dem flachen Bildschirm angezeigte Bild als eine Referenz betrachtet wird, ist das auf dem gekrümmten Bildschirm angezeigte Bild ein verzerrtes Bild.
Um das Bild ordnungsgemäß auf dem gekrümmten Bildschirm anzuzeigen, sollte daher eine elektrische Korrekturverarbeitung an dem Bildsignal durchgeführt werden. Eine Korrekturmenge ist oft groß, was von der Form des gekrümmten Bildschirms abhängt, und es besteht eine Möglichkeit, dass die Bildqualität oder dergleichen des Bildes reduziert wird.
Um das Bild über einen weiten Bereich des gekrümmten Bildschirms anzuzeigen, muss außerdem die Bildanzeigeeinrichtung an einer Position von dem gekrümmten Bildschirm entfernt installiert werden. Infolgedessen fällt dem Benutzer, der das Bild betrachtet, die Anwesenheit der Bildanzeigeeinrichtung auf und das Gefühl des Eintauchens in den Inhalt wird beeinträchtigt. Weil das Gebiet, wo ein Schatten des Benutzers erscheint, groß wird, wird auch das Gebiet, wo sich der Benutzer bewegen kann, klein. Infolgedessen wird es schwierig, eine exzellente Betrachtungsumgebung bereitzustellen.
Bei dem Bildanzeigesystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Bereich, der durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 reflektiert werden kann, weithin so gestaltet, dass er 90 Grad oder mehr mit Bezug auf die optische Achse O ist, die als eine Referenz dient. Infolgedessen ist es möglich, eine Verzerrung des Bildes zu unterdrücken, das optisch auf dem gekrümmten Bildschirm S angezeigt wird. Dies ermöglicht es, eine Menge einer elektrischen Korrektur für das Bildsignal ausreichend zu unterdrücken. Infolgedessen ist es möglich, ein Bild mit einer hohen Bildqualität anzuzeigen.
Da es durch die Anwesenheit der ersten und zweiten Bildanzeigeeinrichtung 20a und 20b möglich ist, das Bild in dem weiten Bereich des gekrümmten Bildschirms S von einer Position nahe des gekrümmten Oberflächenbildschirms S zu projizieren, ist es des Weiteren, wie in 3 gezeigt, möglich, ausreichend zu unterdrücken, dass das Gefühl des Eintauchens durch den Benutzer 3 in den Inhalt gehemmt wird. Da es möglich ist, das Gebiet zu reduzieren, in dem der Schatten des Benutzers 3 erscheint, kann außerdem das Gebiet vergrößert werden, in dem sich der Benutzer 3 bewegen kann. Infolgedessen ist es möglich, eine sehr exzellente Betrachtungsumgebung bereitzustellen.
<Zweite Ausführungsform>
Ein Bildanzeigesystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Technologie wird beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird die Beschreibung der gleichen Konfigurationen und Handlungen wie jene des Bildanzeigesystems 100 und der Bildanzeigeeinrichtung 20, die bei der obigen Ausführungsform beschrieben sind, weggelassen oder vereinfacht.
21 und 22 sind Optischer-Pfad-Diagramme, die ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines optischen Projektionssystems 215 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigen.
23 zeigt Linsendaten der Bildanzeigeeinrichtung.
24 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für die asphärischen Koeffizienten der optischen Komponenten zeigt, die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind.
25 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Lichtstrahlhöhe h und Δθ(h)/θ(hmax) zeigt.
Es wird angemerkt, dass die Parameter in Bezug auf die Bildprojektion jenen bei der ersten Ausführungsform ähnlich sind und die in 14 gezeigten numerischen Werte aufweisen.
Außerdem wird bei dem optischen Projektionssystem 215 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 wenigstens ein Teil der Lichtstrahlen, die in dem Bildlicht enthalten sind, das auf die konkave Reflexionsoberfläche einfällt, in einer Richtung, die unter einem Winkel von 90 Grad oder mehr eine Richtung entlang der optischen Achse O als die Referenzachse schneidet, reflektiert.
Dementsprechend ist es möglich, die Bildanzeige mit hoher Qualität zu realisieren, die dem gekrümmten Bildschirm S entspricht.
26 ist eine Tabelle, die numerische Werte der Parameter zeigt, die durch die oben genannten konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. $| Z' (1,0 \cdot hmax) Z' (0,9 \cdot hmax) | 0,003$
$| Φ 2 / Φ 1 | 0,356$
$| A + B | / C 1,003$
Die Ergebnisse zeigen, dass die konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) erfüllt werden. Der konditionale Ausdruck (3) wird auch erfüllt.
Bei dem optischen Projektionssystem 215 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden sämtliche Konfigurationsbedingungen 1 bis 6 erfüllt.
Dementsprechend ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte und der Vergrößerung des Randseitengebiets des Projektionsbildes zu verbessern und die Bildanzeige mit hoher Qualität zu realisieren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der konditionale Ausdruck (4) für die Lichtstrahlen erfüllt, die von Gebiet von dem Bildkreis mit der Bildhöhe von 59 % bis zu dem Bildkreis (imc) mit der maximalen Bildhöhe emittiert werden. Daher ist es auch möglich, den Lichtstrahl als die Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen zu definieren.
<Dritte Ausführungsform>
27 und 28 sind Optischer-Pfad-Diagramme, die ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines optischen Projektionssystems 315 gemäß einer dritten Ausführungsform zeigen.
29 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für Parameter bezüglich der Bildprojektion zeigt.
30 zeigt Linsendaten der Bildanzeigeeinrichtung.
31 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für die asphärischen Koeffizienten der optischen Komponenten zeigt, die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind.
32 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Lichtstrahlhöhe h und Δθ(h)/θ(hmax) zeigt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Bildlicht auf den flachen Bildschirm S' projiziert.
Die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 des optischen Projektionssystems 315 reflektiert die Lichtstrahlen, die in dem Bildlicht enthalten sind, das auf die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 einfällt, in einer Richtung, die unter einem Winkel von weniger als 90 Grad die Richtung entlang der optischen Achse O schneidet.
Die vorliegende Technologie ist auch auf eine solche Bildanzeigeeinrichtung anwendbar.
33 ist eine Tabelle, die numerische Werte der Parameter zeigt, die durch die zuvor genannten konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. $| Z' (1,0 \cdot hmax) Z' (0,9 \cdot hmax) | 0,002$
$| Φ 2 / Φ 1 | 0,455$
$| A + B | / C 0,972$
Die Ergebnisse zeigen, dass die konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) erfüllt werden. Der konditionale Ausdruck (3) wird auch erfüllt.
Bei dem optischen Projektionssystem 315 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden sämtliche Konfigurationsbedingungen 1 bis 6 erfüllt.
Dementsprechend ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte und der Vergrößerung des Randseitengebiets des Projektionsbildes zu verbessern und die Bildanzeige mit hoher Qualität zu realisieren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der konditionale Ausdruck (4) für die Lichtstrahlen erfüllt, die in einem Gebiet mit dem Reflexionspunkt, der durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 reflektiert wird, von mehr als 0,82·hmax enthalten sind. Daher ist es auch möglich, den Lichtstrahl als die Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen zu definieren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der konditionale Ausdruck (4) für die Lichtstrahlen erfüllt, die von Gebiet von dem Bildkreis mit der Bildhöhe von 71 % bis zu dem Bildkreis (imc) mit der maximalen Bildhöhe emittiert werden. Daher ist es auch möglich, den Lichtstrahl als die Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen zu definieren.
<Vierte Ausführungsform>
34 und 35 sind Optischer-Pfad-Diagramme, die ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines optischen Projektionssystems 415 gemäß einer vierten Ausführungsform zeigen.
36 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für Parameter bezüglich der Bildprojektion zeigt.
37 zeigt Linsendaten der Bildanzeigeeinrichtung.
38 ist eine Tabelle, die ein Beispiel für die asphärischen Koeffizienten der optischen Komponenten zeigt, die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind.
39 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Lichtstrahlhöhe h und Δθ(h)/θ(hmax) zeigt.
Auch bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Bildlicht auf den flachen Bildschirm S' projiziert.
Die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 des optischen Projektionssystems 415 reflektiert die Lichtstrahlen, die in dem Bildlicht enthalten sind, das auf die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 einfällt, in einer Richtung, die unter einem Winkel von weniger als 90 Grad die Richtung entlang der optischen Achse O schneidet.
40 ist eine Tabelle, die numerische Werte der Parameter zeigt, die durch die oben genannten konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. $| Z' (1,0 \cdot hmax) Z' (0,9 \cdot hmax) | 0,004$
$| Φ 2 / Φ 1 | 0,701$
$| A + B | / C 1,0388$
Die Ergebnisse zeigen, dass die konditionalen Ausdrücke (1), (2) und (4) erfüllt werden. Der konditionale Ausdruck (3) wird auch erfüllt.
Bei dem optischen Projektionssystem 315 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden sämtliche Konfigurationsbedingungen 1 bis 6 erfüllt.
Dementsprechend ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte und der Vergrößerung des Randseitengebiets des Projektionsbildes zu verbessern und die Bildanzeige mit hoher Qualität zu realisieren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der konditionale Ausdruck (4) für die Lichtstrahlen erfüllt, die in einem Gebiet mit dem Reflexionspunkt, der durch die konkave Reflexionsoberfläche Mr3 reflektiert wird, von mehr als 0,78·hmax enthalten sind. Daher ist es auch möglich, den Lichtstrahl als die Hohes-Bild-Hohe-Emission-Lichtstrahlen zu definieren.
<Andere Ausführungsformen>
Die vorliegende Technologie ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann verschiedene andere Ausführungsformen erzielen.
Jede von 41 und 42 ist ein schematisches Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Bildanzeigesystems gemäß einer anderen Ausführungsform veranschaulicht.
Bei einem in 41 gezeigten Bildanzeigesystem 500 wird ein gekrümmter Bildschirm S mit einer Kuppelform verwendet. Es wird angemerkt, dass die Kuppelform nicht auf eine halbkugelförmige Form beschränkt ist und eine beliebige Form einschließt, die zum Bedecken eines oberen Teils um 360 Grad herum in der Lage ist.
Der gekrümmte Bildschirm S mit der Kuppelform kann auch als ein Kuppelbildschirm bezeichnet werden.
Wie in 41A bis C gezeigt, sind die erste und zweite Bildanzeigeeinrichtung 520a und 520b unterhalb des kuppelförmigen gekrümmten Bildschirms S angeordnet, so dass sie einander entlang der Rechts-und-Links-Richtung zugewandt sind.
Die erste und zweite Bildanzeigeeinrichtung 520a und 520b sind so installiert, dass das erste und zweite Bild 521a und 521b aufwärts projiziert werden können.
Das erste und zweite Bild 521a und 521b werden so projiziert, dass sie einander entlang der Lange-Seite-Richtung (Links-und-Rechts-Richtung) überlappen.
Entsprechend wird ein Überlappungsgebiet 522, in dem das erste und zweite Bild 521a und 521b einander überlappen, an einem Scheitelteil des gekrümmten Bildschirms S erzeugt. Der Stitching-Prozess wird basierend auf dem Überlappungsgebiet 522 durchgeführt und ein Bild mit einer großen Größe wird angezeigt.
Durch Verwenden der Bildanzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie, die zuvor beschrieben wurde, als die erste und zweite Bildanzeigeeinrichtung 520a und 520b kann die Bildanzeige mit hoher Qualität, das der Kuppelform entspricht, realisiert werden und kann eine exzellente Betrachtungsumgebung bereitgestellt werden.
Bei dem in 42 gezeigten Bildanzeigesystem 600 sind die erste bis dritte Bildanzeigeeinrichtung 620a bis 620b in gleichen Abständen entlang eines Umfangs unterhalb des kuppelförmigen gekrümmten Bildschirms S angeordnet.
Die erste bis dritte Bildanzeigeeinrichtung 620a bis 620c sind so installiert, dass das erste bis dritte Bild 621a bis 621c aufwärts projiziert werden können.
Wie in 42B gezeigt, wird als das erste bis dritte Bild 621a bis 621c das Bildlicht zum Bilden des rechteckigen Bildes projiziert.
Wie in 42B gezeigt, ist jedes des ersten bis dritten Bildes 621a bis 621c schematisch in einer rechteckigen Form gezeigt, aber die Form, die auf dem gekrümmten Bildschirm S angezeigt wird, unterscheidet sich von der rechteckigen Form.
Das erste bis dritte Bild 621a und 621b werden so projiziert, dass sie einander an Positionen überlappen, die mit Bezug auf den Scheitel des gekrümmten Bildschirms S zueinander symmetrisch sind. Dann wird der Stitching-Prozess an den Überlappungsgebieten 622a bis 622c durchgeführt und wird ein Bild mit einer großen Größe angezeigt.
Durch Verwenden der Bildanzeigeeinrichtungen gemäß der vorliegenden Technologie, die zuvor beschrieben wurde, als die erste bis dritte Bildanzeigeeinrichtung 620a bis 620c kann die Bildanzeige mit hoher Qualität, das der Kuppelform entspricht, realisiert werden und kann eine exzellente Betrachtungsumgebung bereitgestellt werden.
Wie zuvor beschrieben, ist die vorliegende Technologie selbst dann anwendbar, wenn drei oder mehr Bildanzeigeeinrichtungen verwendet werden.
Als die konkave Reflexionsoberfläche zum Reflektieren von Bildlicht auf dem Bildschirm kann eine freie gekrümmte Oberfläche ohne Rotationssymmetrieachse verwendet werden.
In diesem Fall wird zum Beispiel die optische Achse der konkaven Reflexionsoberfläche (z. B. die Achse, die durch das Zentrum der optischen Oberfläche hindurchläuft) mit der Referenzachse ausgerichtet, die als eine Referenz beim Bilden des Linsensystems dient. Dies ermöglicht es, den ähnlichen Effekt wie zuvor beschrieben aufzuzeigen.
Außerdem kann für jede der ersten Reflexionsoberfläche und der zweiten Reflexionsoberfläche eine freie gekrümmte Oberfläche ohne Rotationssymmetrieachse verwendet werden. Das heißt, dass wenigstens eine der konkaven Reflexionsoberfläche, der ersten Reflexionsoberfläche oder der zweiten Reflexionsoberfläche die freie gekrümmte Oberfläche ohne Rotationssymmetrieachse sein kann.
Das zur Projektion zu verwendende Objekt ist nicht auf den gekrümmten Bildschirm beschränkt. Die vorliegende Technologie ist auf die Bildanzeige auf einem beliebigen zur Projektion zu verwendenden Objekt, wie etwa eine Tischwand, ein Gebäude oder dergleichen, anwendbar. Insbesondere kann die Bildanzeige mit hoher Qualität, das dem zur Projektion zu verwendenden Objekt mit der gekrümmten Form entspricht, realisiert werden.
Jede Konfiguration des Bildanzeigesystems, der Bildanzeigeeinrichtung, des optischen Projektionssystems, der konkaven Reflexionsoberfläche, des Bildschirms und dergleichen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben ist, ist lediglich eine Ausführungsform und kann beliebig modifiziert werden, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Technologie abzuweichen. Mit anderen Worten können zum Beispiel beliebige andere Konfigurationen oder Algorithmen zum Umsetzen der vorliegenden Technologie genutzt werden.
Wenn der Ausdruck „näherungsweise“ in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, wird er lediglich zum Fördern des Verständnisses der Beschreibung verwendet, und die Verwendung/Nichtverwendung des Ausdrucks „näherungsweise“ ist nicht besonders bedeutsam.
Das heißt, dass bei der vorliegenden Offenbarung ein Konzept zum Spezifizieren einer Form, einer Größe, einer Kontrastbeziehung, einer Positionsbeziehung, eines Zustands und dergleichen, wie etwa „Zentrum“, „zentral“, „einheitlich“, „zusammenfallen“, „gleichwertig“, „gleich“, „orthogonal“, „parallel“, „sich erstreckend“, „axial“, „zylindrisch“, „säulenartig“, „Ringform“, „ringartige Form“ oder dergleichen, ein Konzept ist, das Folgendes einschließt: „im Wesentlichen Zentrum“, „im Wesentlichen zentral“, „im Wesentlichen einheitlich“, „im Wesentlichen zusammenfallen“, „im Wesentlichen gleichwertig“, „im Wesentlichen gleich“, „im Wesentlichen orthogonal“, „im Wesentlichen parallel“, „sich im Wesentlichen erstreckend“, „im Wesentlichen axial“, „im Wesentlichen zylindrisch“, „im Wesentlichen säulenartig“, „im Wesentlichen Ringform“, „im Wesentlichen ringartige Form“ oder dergleichen.
Zum Beispiel schließt es Zustände ein, die in einem vorbestimmten Bereich (z. B. ein Bereich von ±10 %) basierend auf „perfektes Zentrum“, „perfekt zentral“, „perfekt einheitlich“, „perfekt zusammenfallen“, „perfekt gleichwertig“, „perfekt gleich“, „perfekt orthogonal“, „perfekt parallel“, „sich perfekt erstreckend“, „perfekt axial“, „perfekt zylindrisch“, „perfekt säulenartig“, „perfekte Ringform“, „perfekte ringartige Form“ oder dergleichen enthalten sind. Daher kann, selbst wenn das Wort „näherungsweise“ nicht hinzugefügt ist, ein Konzept einschlossen sein, das durch Hinzufügen eines sogenannten „näherungsweise“ ausgedrückt wird. Im Gegensatz dazu ist der komplette Zustand für den Zustand nicht ausgeschlossen, der durch das Hinzufügen von „näherungsweise“ repräsentiert wird.
Bei der vorliegenden Offenbarung ist ein Ausdruck unter Verwendung von „als“, wie etwa „größer als A“ und „kleiner als A“, ein Ausdruck, der umfassend sowohl ein Konzept einschließlich eines Falls, in dem der Ausdruck äquivalent zu A ist, als auch ein Konzept einschließlich eines Falls, in dem der Ausdruck nicht äquivalent zu A ist, einschließt. Zum Beispiel ist „größer als A“ nicht auf den Fall beschränkt, in dem das Äquivalent zu A nicht enthalten ist, und schließt „größer als oder gleich A“ ein. „Kleiner als A“ ist nicht auf „kleiner als A“ beschränkt und schließt „kleiner als oder gleich A“ ein.
Wenn die vorliegende Technologie implementiert wird, können spezielle Einstellungen und dergleichen geeignet aus den Konzepten genutzt werden, die in „größer als A“ und „kleiner als A“ enthalten sind, so dass die zuvor beschriebenen Effekte aufgezeigt werden.
Wenigstens zwei der Merkmale der vorliegenden Technologie, die zuvor beschrieben sind, können auch kombiniert werden. Mit anderen Worten können verschiedene Merkmale, die in den jeweiligen Ausführungsformen beschrieben sind, unabhängig von den Ausführungsformen beliebig kombiniert werden. Des Weiteren sind die verschiedenen zuvor beschriebenen Effekte nicht beschränkend, sondern lediglich veranschaulichend, und andere Effekte können bereitgestellt werden.
Es wird angemerkt, dass die vorliegende Technologie auch die folgenden Konfigurationen annehmen kann.

(1) Eine Bildanzeigeeinrichtung, die Folgendes beinhaltet:
- eine Lichtquelle;
- eine Bilderzeugungseinheit zum Erzeugen von Bildlicht durch Modulieren von Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird; und
- ein optisches Projektionssystem, das Folgendes aufweist:
- ein Linsensystem, das mit Bezug auf eine Referenzachse an einer Position konfiguriert ist, wo das erzeugte Bildlicht einfällt, und eine positive Brechkraft als Ganzes aufweist, und
- eine konkave Reflexionsoberfläche, die mit Bezug auf die Referenzachse konfiguriert ist und das von dem Linsensystem emittierte Bildlicht zu einem zur Projektion zu verwendenden Objekt reflektiert;
- wobei eine Beziehung $0 < | Δ θ (hmax) Δ θ (0,9 \cdot hmax) | / θ (hmax) < 0,056$
  erfüllt wird, falls
- eine Lichtstrahlhöhe von der Referenzachse als h bezeichnet wird,
- ein Winkel mit Bezug auf eine Optische-Achse-Höhenrichtung einer Tangentenlinie einer Funktion Z(h), die eine Form der konkaven Reflexionsoberfläche repräsentiert, die der Lichtstrahlhöhe h entspricht, als θ(h) bezeichnet wird,
- eine Menge einer Änderung des Winkels θ(h) bei der Lichtstrahlhöhe h als Δθ(h) bezeichnet wird, und
- die Lichtstrahlhöhe eines Reflexionspunkts am weitesten entfernt von der Referenzachse der konkaven Reflexionsoberfläche zum Reflektieren des Bildlichts als hmax bezeichnet wird.
(2) Die Bildanzeigeeinrichtung nach (1), wobei Δθ(h) Folgendes ist: θ(h) - θ(0,98·h).
(3) Die Bildanzeigeeinrichtung nach (1) oder (2), wobei, falls Lichtstrahlen des Bildlichts, die in einem Gebiet mit einem Reflexionspunkt, der durch die konkave Reflexionsoberfläche reflektiert wird, von mehr als 0,85·hmax enthalten sind, als Randseitenlichtstrahlen bezeichnet werden, das optische Projektionssystem derart konfiguriert ist, dass die Ausbreitungsrichtungen von jedem der Randseitenlichtstrahlen, die auf die konkave Reflexionsoberfläche einfallen, parallel zueinander sind.
(4) Die Bildanzeigeeinrichtung nach (3), wobei das optische Projektionssystem derart konfiguriert ist, dass Lichtstrahlabstände der Randseitenlichtstrahlen, die auf die konkave Reflexionsoberfläche einfallen, gleich sind.
(5) Die Bildanzeigeeinrichtung nach einem von (1) bis (4), wobei das Linsensystem Folgendes aufweist:
- ein erstes refraktives optisches System, das eine positive Brechkraft als Ganzes aufweist und das erzeugte Bildlicht bricht,
- eine erste Reflexionsoberfläche zum Zurückreflektieren des Bildlichts, das durch das erste refraktive optische System gebrochen wird,
- eine zweite Reflexionsoberfläche zum Zurückreflektieren des Bildlichts, das durch die erste Reflexionsoberfläche reflektiert wird, und
- ein zweites refraktives optisches System, das eine positive Brechkraft als Ganzes aufweist und das Bildlicht bricht, das durch die zweite Reflexionsoberfläche reflektiert wird, um es zu der konkaven Reflexionsoberfläche zu emittieren, wobei eine Beziehung $0,1 < | Φ 2 / Φ 1 | < 1,2$
  erfüllt wird, falls
- eine Stärke der ersten Reflexionsoberfläche als Φ1 bezeichnet wird, und
- eine Stärke der zweiten Reflexionsoberfläche als Φ2 bezeichnet wird.
(6) Die Bildanzeigeeinrichtung nach (5), wobei eine Beziehung $| Φ 2 | < | Φ 1 |$
erfüllt wird.
(7) Die Bildanzeigeeinrichtung nach (5) oder (6), wobei, falls das erste refraktive optische System, die erste Reflexionsoberfläche und die zweite Reflexionsoberfläche als ein erstes optisches System bezeichnet werden und ein Teil, der auf die Randseitenlichtstrahlen des zweiten refraktiven optischen Systems wirkt, als ein zweites optisches System bezeichnet wird, das erste optische System die Randseitenlichtstrahlen an einer vorbestimmten Bündelungsposition bündelt, und die vorbestimmte Bündelungsposition mit einer vorderen Fokusposition des zweiten optischen Systems zusammenfällt.
(8) Die Bildanzeigeeinrichtung nach (7), wobei eine Beziehung $0,8 < | A + B | / C < 1,2$
erfüllt wird, falls unter den Randseitenlichtstrahlen ein Lichtstrahl mit der Lichtstrahlhöhe an dem Reflexionspunkt, der durch die konkave Reflexionsoberfläche reflektiert wird, welche ein Zwischenwert ist, als ein Zwischenlichtstrahl bezeichnet wird, eine Einfallsposition des Zwischenlichtstrahls mit Bezug auf eine finale Linsenoberfläche des zweiten refraktiven optischen Systems als eine Zwischeneinfallsposition bezeichnet wird, eine optische Pfadlänge des Zwischenlichtstrahls von der Bilderzeugungseinheit zu der vorbestimmten Bündelungsposition als A bezeichnet wird, eine optische Pfadlänge von der Zwischeneinfallsposition zu der vorderen Fokusposition als B bezeichnet wird, und eine optische Pfadlänge des Zwischenlichtstrahls von der Bilderzeugungseinheit zu der Zwischeneinfallsposition als C bezeichnet wird.
(9) Die Bildanzeigeeinrichtung nach (8), wobei, falls ein Durchschnittswert eines Winkels, unter dem sich jede Ausbreitungsrichtung des Randseitenlichtstrahls, der auf die konkave Reflexionsoberfläche einfällt, und eine Richtung entlang der Referenzachse schneiden, als ein Durchschnittswinkel bezeichnet wird, und ein Gebiet, auf das die Randseitenlichtstrahlen einfallen, der finalen Linsenoberfläche des zweiten refraktiven optischen Systems als ein Randseiteneinfallsgebiet bezeichnet wird, die vordere Fokusposition des zweiten optischen Systems eine Bündelungsposition ist, wenn ein paralleler Strahl auf das Randseiteneinfallsgebiet der finalen Linsenoberfläche von einer gegenüberliegenden Seite entlang der Richtung einfällt, die unter dem Durchschnittswinkel mit Bezug auf die Richtung entlang der Referenzachse schneidet.
(10) Die Bildanzeigeeinrichtung nach (9), wobei die optische Pfadlänge B eine optische Pfadlänge des Lichtstrahls ist, der sich von der Zwischeneinfallsposition zu der hinteren Fokusposition ausbreitet, falls der parallele Lichtstrahl auf das Randseiteneinfallsgebiet der finalen Linsenoberfläche von einer gegenüberliegenden Seite einfällt.
(11) Die Bildanzeigeeinrichtung nach einem von (1) bis (10), wobei die konkave Reflexionsoberfläche wenigstens einen Teil der Lichtstrahlen, die in dem Bildlicht enthalten sind, das auf die konkave Reflexionsoberfläche einfällt, in einer Richtung, die unter einem Winkel von 90 Grad oder mehr eine Richtung entlang der Referenzachse schneidet, reflektiert.
(12) Die Bildanzeigeeinrichtung nach einem von (1) bis (11), wobei das optische Projektionssystem eine erste optische Komponente beinhaltet, wobei ein Gebiet einer Hauptoberfläche als die erste Reflexionsoberfläche konfiguriert ist und das andere Gebiet der Hauptoberfläche als eine Transmissionsoberfläche konfiguriert ist, und die Transmissionsoberfläche der ersten optischen Komponente als das zweite refraktive optische System fungiert.
(13) Die Bildanzeigeeinrichtung nach einem von (1) bis (12), wobei das optische Projektionssystem eine zweite optische Komponente beinhaltet, wobei ein Gebiet einer Hauptoberfläche als die zweite Reflexionsoberfläche konfiguriert ist und das andere Gebiet der Hauptoberfläche als eine Transmissionsoberfläche konfiguriert ist, und die Transmissionsoberfläche der zweiten optischen Komponente als das erste refraktive optische System fungiert.
(14) Die Bildanzeigeeinrichtung nach einem von (1) bis (13), wobei die Referenzachse eine Achse ist, die durch Erweitern einer optischen Achse einer Linse am nächsten zu der Bilderzeugungseinheit erhalten wird, die in dem Linsensystem enthalten ist.
(15) Die Bildanzeigeeinrichtung nach einem von (1) bis (14), wobei das optische Projektionssystem so konfiguriert ist, dass eine optische Achse jeder von allen optischen Komponenten, die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind, mit einer vorbestimmten Referenzachse zusammenfällt.
(16) Die Bildanzeigeeinrichtung nach einem von (1) bis (15), wobei die konkave Reflexionsoberfläche so konfiguriert ist, dass eine Rotationssymmetrieachse mit der Referenzachse zusammenfällt, und jede der ersten Reflexionsoberfläche und der zweiten Reflexionsoberfläche eine konkave Reflexionsoberfläche ist und so konfiguriert ist, dass die Rotationssymmetrieachse mit der Referenzachse zusammenfällt.
(17) Die Bildanzeigeeinrichtung nach einem von (1) bis (15), wobei jede der konkaven Reflexionsoberfläche, der ersten Reflexionsoberfläche und der zweiten Reflexionsoberfläche so konfiguriert ist, dass eine optische Achse mit der Referenzachse zusammenfällt, und wenigstens eine der konkaven Reflexionsoberfläche, der ersten Reflexionsoberfläche oder der zweiten Reflexionsoberfläche eine freie gekrümmte Oberfläche ohne Rotationssymmetrieachse ist.
(18) Die Bildanzeigeeinrichtung nach einem von (1) bis (17), wobei das zur Projektion zu verwendende Objekt ein flacher Bildschirm oder ein gekrümmter Bildschirm ist.
(19) Die Bildanzeigeeinrichtung nach einem von (1) bis (17), wobei das Projektionsobjekt ein Bildschirm mit einer Kuppelform ist.
(20) Ein optisches Projektionssystem zum Projizieren von Bildlicht, das durch Modulieren von Licht erzeugt wird, das von einer Lichtquelle emittiert wird, welches Folgendes beinhaltet:
- ein Linsensystem, das mit Bezug auf eine Referenzachse an einer Position konfiguriert ist, wo das erzeugte Bildlicht einfällt, und eine positive Brechkraft als Ganzes aufweist; und
- eine konkave Reflexionsoberfläche, die mit Bezug auf die Referenzachse konfiguriert ist und das von dem Linsensystem emittierte Bildlicht zu einem zur Projektion zu verwendenden Objekt reflektiert;
- wobei eine Beziehung $0 < | Δ θ (hmax) Δ θ (0,9 \cdot hmax) | / θ (hmax) < 0,056$
  erfüllt wird, falls
- eine Lichtstrahlhöhe von der Referenzachse als h bezeichnet wird,
- ein Winkel mit Bezug auf eine Optische-Achse-Höhenrichtung einer Tangentenlinie einer Funktion Z(h), die eine Form der konkaven Reflexionsoberfläche repräsentiert, die der Lichtstrahlhöhe h entspricht, als θ(h) bezeichnet wird,
- eine Menge einer Änderung des Winkels θ(h) bei der Lichtstrahlhöhe h als Δθ(h) bezeichnet wird, und
- die Lichtstrahlhöhe h eines Reflexionspunkts am weitesten entfernt von der Referenzachse der konkaven Reflexionsoberfläche zum Reflektieren des Bildlichts als hmax bezeichnet wird.

Bezugszeichenliste

CE: Randseitenlichtstrahl
C1 bis C3: Pixellicht
F5: finale Linsenoberfläche
L1: erstes refraktives optisches System
L2: zweites refraktives optisches System
LL1: erstes optisches System
LL2: zweites optisches System
Mr1: erste Reflexionsoberfläche
Mr2: zweite Reflexionsoberfläche
Mr3: konkave Reflexionsoberfläche
O: optische Achse
S': flacher Bildschirm
1: Flüssigkristallprojektor
5: Lichtquelle
10: optisches Beleuchtungssystem
15, 215, 315, 415: optisches Projektionssystem
20, 520, 620: Bildanzeigeeinrichtung
30,: S gekrümmter Bildschirm
35: Bündelungsposition
36: vordere Fokusposition
37: Randseiteneinfallsgebiet
38: paralleler Strahl
40: Zwischenlichtstrahl
41: Zwischeneinfallsposition
100, 500, 600: Bildanzeigesystem

Claims

Bildanzeigeeinrichtung, die Folgendes umfasst: eine Lichtquelle; eine Bilderzeugungseinheit zum Erzeugen von Bildlicht durch Modulieren von Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird; und ein optisches Projektionssystem, das Folgendes aufweist: ein Linsensystem, das mit Bezug auf eine Referenzachse an einer Position konfiguriert ist, wo das erzeugte Bildlicht einfällt, und eine positive Brechkraft als Ganzes aufweist, und eine konkave Reflexionsoberfläche, die mit Bezug auf die Referenzachse konfiguriert ist und das von dem Linsensystem emittierte Bildlicht zu einem zur Projektion zu verwendenden Objekt reflektiert; wobei eine Beziehung $0 < | Δ θ (hmax) Δ θ (0,9 \cdot hmax) | / θ (hmax) < 0,056$
erfüllt wird, falls eine Lichtstrahlhöhe von der Referenzachse als h bezeichnet wird, ein Winkel mit Bezug auf eine Optische-Achse-Höhenrichtung einer Tangentenlinie einer Funktion Z(h), die eine Form der konkaven Reflexionsoberfläche repräsentiert, die der Lichtstrahlhöhe h entspricht, als θ(h) bezeichnet wird, eine Menge einer Änderung des Winkels θ(h) bei der Lichtstrahlhöhe h als Δθ(h) bezeichnet wird, und die Lichtstrahlhöhe eines Reflexionspunkts am weitesten entfernt von der Referenzachse der konkaven Reflexionsoberfläche zum Reflektieren des Bildlichts als hmax bezeichnet wird.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei Δθ(h) Folgendes ist: θ(h) - θ(0,98·h).
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei, falls Lichtstrahlen des Bildlichts, die in einem Gebiet mit einem Reflexionspunkt, der durch die konkave Reflexionsoberfläche reflektiert wird, von mehr als 0,85·hmax enthalten sind, als Randseitenlichtstrahlen bezeichnet werden, das optische Projektionssystem derart konfiguriert ist, dass die Ausbreitungsrichtungen von jedem der Randseitenlichtstrahlen, die auf die konkave Reflexionsoberfläche einfallen, parallel zueinander sind.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 3, wobei das optische Projektionssystem derart konfiguriert ist, dass Lichtstrahlabstände der Randseitenlichtstrahlen, die auf die konkave Reflexionsoberfläche einfallen, gleich sind.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Linsensystem Folgendes aufweist: ein erstes refraktives optisches System, das eine positive Brechkraft als Ganzes aufweist und das erzeugte Bildlicht bricht, eine erste Reflexionsoberfläche zum Zurückreflektieren des Bildlichts, das durch das erste refraktive optische System gebrochen wird, eine zweite Reflexionsoberfläche zum Zurückreflektieren des Bildlichts, das durch die erste Reflexionsoberfläche reflektiert wird, und ein zweites refraktives optisches System, das eine positive Brechkraft als Ganzes aufweist und das Bildlicht bricht, das durch die zweite Reflexionsoberfläche reflektiert wird, um es zu der konkaven Reflexionsoberfläche zu emittieren, wobei eine Beziehung $0,1 < | Φ 2 / Φ 1 | < 1,2$
erfüllt wird, falls eine Stärke der ersten Reflexionsoberfläche als Φ1 bezeichnet wird, und eine Stärke der zweiten Reflexionsoberfläche als Φ2 bezeichnet wird.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Beziehung $| Φ 2 | < | Φ 1 |$
erfüllt wird.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 5, wobei, falls das erste refraktive optische System, die erste Reflexionsoberfläche und die zweite Reflexionsoberfläche als ein erstes optisches System bezeichnet werden und ein Teil, der auf die Randseitenlichtstrahlen des zweiten refraktiven optischen Systems wirkt, als ein zweites optisches System bezeichnet wird, das erste optische System die Randseitenlichtstrahlen an einer vorbestimmten Bündelungsposition bündelt, und die vorbestimmte Bündelungsposition mit einer vorderen Fokusposition des zweiten optischen Systems zusammenfällt.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 7, wobei eine Beziehung $0,8 < | A + B | / C < 1,2$
erfüllt wird, falls unter den Randseitenlichtstrahlen ein Lichtstrahl mit der Lichtstrahlhöhe an dem Reflexionspunkt, der durch die konkave Reflexionsoberfläche reflektiert wird, welche ein Zwischenwert ist, als ein Zwischenlichtstrahl bezeichnet wird, eine Einfallsposition des Zwischenlichtstrahls mit Bezug auf eine finale Linsenoberfläche des zweiten refraktiven optischen Systems als eine Zwischeneinfallsposition bezeichnet wird, eine optische Pfadlänge des Zwischenlichtstrahls von der Bilderzeugungseinheit zu der vorbestimmten Bündelungsposition als A bezeichnet wird, eine optische Pfadlänge von der Zwischeneinfallsposition zu der vorderen Fokusposition als B bezeichnet wird, und eine optische Pfadlänge des Zwischenlichtstrahls von der Bilderzeugungseinheit zu der Zwischeneinfallsposition als C bezeichnet wird.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 8, wobei, falls ein Durchschnittswert eines Winkels, unter dem sich jede Ausbreitungsrichtung des Randseitenlichtstrahls, der auf die konkave Reflexionsoberfläche einfällt, und eine Richtung entlang der Referenzachse schneiden, als ein Durchschnittswinkel bezeichnet wird, und ein Gebiet, auf das die Randseitenlichtstrahlen einfallen, der finalen Linsenoberfläche des zweiten refraktiven optischen Systems als ein Randseiteneinfallsgebiet bezeichnet wird, die vordere Fokusposition des zweiten optischen Systems eine Bündelungsposition ist, wenn ein paralleler Strahl auf das Randseiteneinfallsgebiet der finalen Linsenoberfläche von einer gegenüberliegenden Seite entlang der Richtung einfällt, die unter dem Durchschnittswinkel mit Bezug auf die Richtung entlang der Referenzachse schneidet.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 9, wobei die optische Pfadlänge B eine optische Pfadlänge des Lichtstrahls ist, der sich von der Zwischeneinfallsposition zu der hinteren Fokusposition ausbreitet, falls der parallele Lichtstrahl auf das Randseiteneinfallsgebiet der finalen Linsenoberfläche von einer gegenüberliegenden Seite einfällt.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die konkave Reflexionsoberfläche wenigstens einen Teil der Lichtstrahlen, die in dem Bildlicht enthalten sind, das auf die konkave Reflexionsoberfläche einfällt, in einer Richtung, die unter einem Winkel von 90 Grad oder mehr eine Richtung entlang der Referenzachse schneidet, reflektiert.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Projektionssystem eine erste optische Komponente beinhaltet, wobei ein Gebiet einer Hauptoberfläche als die erste Reflexionsoberfläche konfiguriert ist und das andere Gebiet der Hauptoberfläche als eine Transmissionsoberfläche konfiguriert ist, und die Transmissionsoberfläche der ersten optischen Komponente als das zweite refraktive optische System fungiert.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 12, wobei das optische Projektionssystem eine zweite optische Komponente beinhaltet, wobei ein Gebiet einer Hauptoberfläche als die zweite Reflexionsoberfläche konfiguriert ist und das andere Gebiet der Hauptoberfläche als eine Transmissionsoberfläche konfiguriert ist, und die Transmissionsoberfläche der zweiten optischen Komponente als das erste refraktive optische System fungiert.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Referenzachse eine Achse ist, die durch Erweitern einer optischen Achse einer Linse am nächsten zu der Bilderzeugungseinheit erhalten wird, die in dem Linsensystem enthalten ist.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Projektionssystem so konfiguriert ist, dass eine optische Achse jeder von allen optischen Komponenten, die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind, mit einer vorbestimmten Referenzachse zusammenfällt.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 5, wobei die konkave Reflexionsoberfläche so konfiguriert ist, dass eine Rotationssymmetrieachse mit der Referenzachse zusammenfällt, und jede der ersten Reflexionsoberfläche und der zweiten Reflexionsoberfläche eine konkave Reflexionsoberfläche ist und so konfiguriert ist, dass die Rotationssymmetrieachse mit der Referenzachse zusammenfällt.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 5, wobei jede der konkaven Reflexionsoberfläche, der ersten Reflexionsoberfläche und der zweiten Reflexionsoberfläche so konfiguriert ist, dass eine optische Achse mit der Referenzachse zusammenfällt, und wenigstens eine der konkaven Reflexionsoberfläche, der ersten Reflexionsoberfläche oder der zweiten Reflexionsoberfläche eine freie gekrümmte Oberfläche ohne Rotationssymmetrieachse ist.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das zur Projektion zu verwendende Objekt ein flacher Bildschirm oder ein gekrümmter Bildschirm ist.
Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Projektionsobjekt ein Bildschirm mit einer Kuppelform ist.
Optisches Projektionssystem zum Projizieren von Bildlicht, das durch Modulieren von Licht erzeugt wird, das von einer Lichtquelle emittiert wird, welches Folgendes umfasst: ein Linsensystem, das mit Bezug auf eine Referenzachse an einer Position konfiguriert ist, wo das erzeugte Bildlicht einfällt, und eine positive Brechkraft als Ganzes aufweist; und eine konkave Reflexionsoberfläche, die mit Bezug auf die Referenzachse konfiguriert ist und das von dem Linsensystem emittierte Bildlicht zu einem zur Projektion zu verwendenden Objekt reflektiert; wobei eine Beziehung $0 < | Δ θ (hmax) Δ θ (0,9 \cdot hmax) | / θ (hmax) < 0,056$
erfüllt wird, falls eine Lichtstrahlhöhe von der Referenzachse als h bezeichnet wird, ein Winkel mit Bezug auf eine Optische-Achse-Höhenrichtung einer Tangentenlinie einer Funktion Z(h), die eine Form der konkaven Reflexionsoberfläche repräsentiert, die der Lichtstrahlhöhe h entspricht, als θ(h) bezeichnet wird, eine Menge einer Änderung des Winkels θ(h) bei der Lichtstrahlhöhe h als Δθ(h) bezeichnet wird, und die Lichtstrahlhöhe h eines Reflexionspunkts am weitesten entfernt von der Referenzachse der konkaven Reflexionsoberfläche zum Reflektieren des Bildlichts als hmax bezeichnet wird.