JP2001337391A

JP2001337391A - 投影装置および斜め投影光学系

Info

Publication number: JP2001337391A
Application number: JP2000156908A
Authority: JP
Inventors: Manami Kuiseko; 真奈美杭迫; Makoto Miyazaki; 誠宮崎; Ken Yoshii; 謙吉井
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2001-12-07
Also published as: US20020001030A1

Abstract

(57)【要約】【課題】精密な立体画像を表示可能とする。【解決手段】斜め投影光学系は、短共役長焦点面ＦＳ
から順に第１群レンズ系５１３１、第２群レンズ系５１
３２および第３群レンズ系５１３３を備えており、各レ
ンズ系はそれぞれが単レンズを複数枚含んでいる。第１
群レンズ系５１３１は、光束規制Ｓを含みテレセントリ
ックな構成である。第２群レンズ系５１３２は、第１群
レンズ系５１３１に対して大きく傾き偏芯および平行偏
芯されている。さらに、第３群レンズ系５１３３は、第
２群レンズ系５１３２に対し大きく傾き偏芯および平行
偏芯されている。このように、各レンズ系内ではレンズ
同士は偏芯しない代りに、各レンズ系相互には偏芯する
ことによって、容易に製造でき、かつスクリーン面にお
ける歪曲収差および焦点位置の補正が行え、精密な画像
を投影できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基画像を表示す
る表示面と、所定の軸を中心に回転するとともに前記基
画像が投影されるスクリーン面とを備えた投影装置およ
び斜め投影光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、斜め投影光学系を備えること
により鉛直面内に静止して設けられたスクリーンに対し
て、斜め下方から画像を投影して表示する投影装置が示
されている。このような装置では、偏芯レンズを用いた
斜め投影光学系を備えることにより、スクリーン面全面
にピントが合うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、スク
リーンを鉛直軸を中心として回転させつつ、そのスクリ
ーンに画像を投影し、その残像を利用して立体的に画像
を表示する投影装置が開発されてきているが、このよう
な装置では投影光学系が視界の妨げにならないように、
斜め下方から投影するようになっている。そのため、ス
クリーンに投影された像は、歪曲収差や焦点ずれが生
じ、精密な立体画像を表示することができなかった。

【０００４】一方、従来の斜め投影光学系では、せいぜ
い２０゜程度しか対応できない。従って、上記の立体表
示装置に用いた場合、視界の妨げにならないように配置
するのは困難であった。

【０００５】この発明は、従来技術における上述の問題
の克服を意図しており、精密な立体画像を表示可能な投
影装置およびそれでの利用に適した斜め投影光学系を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、基画像を表示する表示面と、所
定の軸を中心に回転するとともに前記基画像が投影され
るスクリーン面とを備えた投影装置であって、少なくと
も前記表示面と前記スクリーン面との間において、前記
スクリーン面における歪曲収差および／または焦点位置
を補正する投影光学系を備え、前記スクリーン面へ基画
像を投影する位置が、前記スクリーン面に伴って回転す
る位置であって、前記スクリーン面に対して垂直以外の
角度をなして所定距離以上離れた位置である。

【０００７】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の投影装置であって、前記投影光学系が、光学的に前記
表示面の中心と前記スクリーン面の中心とを結ぶ線が前
記スクリーン面に対して垂直以外の角度を有する斜め投
影光学系であって、前記斜め投影光学系が、複数のレン
ズを備えるとともに、当該複数のレンズのうちの少なく
とも２つが相対的に偏芯している。

【０００８】また、請求項３の発明は、請求項１または
請求項２に記載の投影装置であって、前記斜め投影光学
系が、それぞれが単レンズを複数含む第１群レンズ系、
第２群レンズ系および第３群レンズ系を前記表示面の側
から順に備え、前記第１群レンズ系が前記表示面に対し
て±１゜以内のテレセントリックであり、前記第２群レ
ンズ系が前記第１群レンズ系に対して偏芯されており、
前記第３群レンズ系が前記第２群レンズ系に対して偏芯
されており、前記斜め投影光学系において、前記スクリ
ーン面の法線と像中心の主光線とが０゜以外の所定角度
を有している。

【０００９】また、請求項４の発明は、請求項３に記載
の投影装置であって、前記所定角度が３５゜より大き
い。

【００１０】また、請求項５の発明は、請求項３または
請求項４に記載の投影装置であって、前記第１群レンズ
系において、前記表示面に対する傾き偏芯が１゜以内で
あり、平行偏芯が２ｍｍ以内である。

【００１１】また、請求項６の発明は、請求項１ないし
請求項５のいずれかに記載の投影装置であって、前記第
１群レンズ系が絞りまたは光束規制を含んでいる。

【００１２】また、請求項７の発明は、短い共役長側の
焦点面である短共役長焦点面の中心と、長い共役長側の
焦点面である長共役長焦点面の中心とを光学的に結ぶ線
が前記長共役長焦点面に対して垂直以外の角度を有する
斜め投影光学系であって、複数のレンズを備えるととも
に、当該複数のレンズのうちの少なくとも２つが相対的
に偏芯している。

【００１３】また、請求項８の発明は、請求項７に記載
の斜め投影光学系であって、それぞれが単レンズを複数
含むとともに、各レンズ系内では光軸が共通の第１群レ
ンズ系、第２群レンズ系および第３群レンズ系を前記表
示面の側から順に備え、前記第１群レンズ系が前記短共
役長焦点面に対して±１゜以内のテレセントリックであ
り、前記第２群レンズ系が前記第１群レンズ系に対して
偏芯されており、前記第３群レンズ系が前記第２群レン
ズ系に対して偏芯されており、前記斜め投影光学系であ
って、前記長共役長焦点面の法線と像中心の主光線とが
０゜以外の所定角度を有している。

【００１４】また、請求項９の発明は、請求項８に記載
の斜め投影光学系であって、前記所定角度が３５゜より
大きい。

【００１５】また、請求項１０の発明は、請求項８また
は請求項９に記載の斜め投影光学系であって、前記第１
群レンズ系が、前記短共役長焦点面に対する傾き偏芯が
１゜以内であり、平行偏芯が２ｍｍ以内である。

【００１６】さらに、請求項１１の発明は、請求項７な
いし請求項１０のいずれかに記載の斜め投影光学系であ
って、前記第１群レンズ系が絞りまたは光束規制を含ん
でいる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照しつつ説明する。

【００１８】＜Ａ．立体画像表示装置＞この発明の投影
装置の一実施の形態である立体画像表示装置１００につ
いて説明する。図１は、立体画像表示装置１００の概観
を示す図である。この立体画像表示装置１００は、スク
リーン３８に断面画像を投影するための光学系や各種デ
ータ処理を行うための制御機構が内蔵されたハウジング
２０と、そのハウジング２０の上部側に設けられて内部
に回転するスクリーンを収容する円筒状の風防２０ａと
を備えている。

【００１９】風防２０ａはガラスやアクリル樹脂等の透
明な材質で形成されており、内部側で回転するスクリー
ン３８に投影される断面画像を外部より視認することが
できるように構成されている。また、風防２０ａは内部
空間を密封しており、そのことによってスクリーン３８
の回転の安定化や回転駆動するモータの消費電力の低減
を図っている。

【００２０】ハウジング２０の前面側には液晶ディスプ
レイ（ＬＣＤ）２１、着脱可能な操作スイッチ２２、記
録メディア４の着脱口２３が配置されており、また側面
側にはディジタル入出力端子２４が設けられている。液
晶ディスプレイ２１は、操作入力を行う際の操作案内画
面の表示手段および表示対象物のインデックスのための
２次元画像の表示手段として用いられる。ディジタル入
出力端子２４はＳＣＳＩ端子あるいはＩＥＥＥ１３９４
端子等である。さらにハウジング２０の外周面の４箇所
には音声出力のためのスピーカ２５が配置されている。

【００２１】次に、立体画像表示装置１００においてス
クリーン３８上に断面画像を投影するための光学系につ
いて説明する。図２は、立体画像表示装置１００におけ
る光学系を含む構成を示す図である。図２に示すように
立体画像表示装置１００における光学系は、照明光学系
４０と処理・投影光学系５０とＤＭＤ（ディジタル・マ
イクロミラー・デバイス）３３とＴＩＲプリズム４４と
カバーガラス（図示省略）とカラーフィルタ４５とを備
えて構成される。なお、カバーガラスはＴＩＲプリズム
４４のカラーフィルタ４５に接する面に設けられている
が、後述する実施例にのみ図示する。

【００２２】まず、ＤＭＤ３３について説明する。ＤＭ
Ｄ３３とカラーフィルタ４５とは、スクリーン３８に投
影する断面画像を生成する画像生成手段として機能する
ものであり、このうちＤＭＤ３３は１辺が１６μｍ程度
の矩形の金属片（例えばアルミニウム片）の極めて小さ
なミラーを１画素として１チップあたり数十万枚の規模
で平面に敷き詰めた構造を有し、各画素直下に配置され
たＳＲＡＭ出力の静電電界作用により各ミラーの傾斜角
を個々に±１０度で制御できるデバイスである。なお、
ミラーの角度制御は、ＳＲＡＭ出力の「１」、「０」に
対応して、ＯＮ／ＯＦＦのバイナリ制御であり、光源か
らの光が当たると、ＯＮ（またはＯＦＦ）の方向を向い
ているミラーで反射した光だけが処理・投影光学系５０
の方向に進み、ＯＦＦ（またはＯＮ）の方向を向いてい
るミラーで反射した光は有効な光路から外れ処理・投影
光学系５０の方向には進まない。このミラーのＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御により、ＯＮ／ＯＦＦのミラー分布に対応した
断面画像が生成されてスクリーン３８に投影されること
になる。

【００２３】なお、各ミラーの傾斜角を制御して反射す
る光の方向を切り換えるが、この切り換え時間の調整
（反射する時間の長さ）により各画素の濃淡（階調）を
表現することができ、１色につき２５６階調が表現でき
る。

【００２４】このようなＤＭＤ３３は、第一に光利用効
率が非常に高いこと、第二に高速応答性を有することの
２つの大きな特徴を有しており、一般にはその高い光利
用効率を活かしてビデオプロジェクタ等の用途に使用さ
れている。

【００２５】この実施の形態においては、ＤＭＤ３３の
もう一つの大きな特徴である高速応答性を利用すること
により、残像効果を利用する体積走査法において表示対
象物の動画像をも表示することができるように実現され
る。

【００２６】ＤＭＤ３３は一枚一枚のミラーの偏向の応
答性が約１０μｓｅｃであることと、画像データの書き
込みが一般的なＳＲＡＭとほぼ同様の方法でできること
から、１枚の画像を生成するのに要する時間は１ｍｓｅ
ｃあるいはそれ以下ときわめて高速である。仮に１ｍｓ
ｅｃであるとすると、残像効果を実現するために１／１
８ｓｅｃで１８０゜（すなわち毎秒９回転）の体積走査
を行う場合に生成できる断面画像の数は約６０枚とな
る。従来の体積走査法で画像生成手段として使用されて
いたＣＲＴや液晶ディスプレイ等と比較すると、ＤＭＤ
３３は単位時間当たりはるかに多くの断面画像をスクリ
ーン３８上に投影することができ、非回転対称形状の立
体の表示のみならず、動画像の表示にも対応することが
できるのである。

【００２７】また、ＤＭＤ３３の特徴の１つである光の
利用効率の高さも、より明るい断面画像をスクリーン３
８上に投影することで残像効果を高めることに寄与し、
ＣＲＴ方式等と比較して高品位の立体画像の表示を可能
にする。

【００２８】なお、図２に示すようにＤＭＤ３３の画像
生成面側には、複数の色成分ごとに領域分割されたカラ
ーフィルタ４５が設けられており、ＤＭＤ３３ではこの
複数の領域ごとに各色成分に対応する複数の断面画像
（投影画像）を生成する。また、ＤＭＤ３３の画像生成
面側にはカラーフィルタ４５を介して、照明光学系４０
からの照明光を各微小ミラーに導くとともに、ＤＭＤ３
３で生成された各色成分ごとの複数の断面画像を処理・
投影光学系５０に導くためにＴＩＲプリズム４４が配設
されている。

【００２９】照明光学系４０は、白色光源４１と照明レ
ンズ系４２とを有しており、白色光源４１からの照明光
は照明レンズ系４２により平行光とされる。照明レンズ
系４２はコンデンサレンズ４２１、インテグレータ４２
２およびリレーレンズ４２３により構成される。白色光
源４１からの照明光はコンデンサレンズ４２１により集
光されてインテグレータ４２２に入射する。そして、イ
ンテグレータ４２２によって光量分布が均一な状態とさ
れた照明光は、リレーレンズ４２３により平行光とされ
た上で、ＴＩＲプリズム４４に入射し、カラーフィルタ
４５を介してＤＭＤ３３上に照射される。

【００３０】ＤＭＤ３３は、図示しないホストコンピュ
ータ等から与えられる２次元画像データに基づいて個々
の微小ミラーの傾斜角度を変化させることにより照明光
のうちの断面画像を投影するのに必要な光成分のみを処
理・投影光学系５０に向けて反射させる。

【００３１】処理・投影光学系５０は処理・投影レンズ
系５１とスクリーン３８とを有している。処理・投影レ
ンズ系５１は中間光学系５１１と斜め投影光学系５１３
と投影ミラー３６，３７と像回転補償機構３４とを備え
ており、このうち斜め投影光学系５１３と投影ミラー３
６，３７は回転光学系５２を構成し、スクリーン３８を
回転軸Ｚのまわりに回転させる回転部材３９の内部側に
配置されている。

【００３２】ＤＭＤ３３で反射された光（断面画像）は
中間光学系５１１により平行光にされ、断面画像の回転
補償を行うために像回転補償機構３４を通過する。そし
て、像回転補償機構３４において回転補償が行われた光
束は投影ミラー３６、斜め投影光学系５１３、投影ミラ
ー３７を経由して最終的にスクリーン３８の主面（投影
面）上に投影される。したがって、処理・投影光学系５
０とＤＭＤ３３とで、複数の断面画像を２次元画像デー
タに基づいて順次に生成し、スクリーン３８の回転走査
に同期して複数の断面画像をスクリーン上に順次に投影
する投影画像生成手段を形成する。

【００３３】この光学系において、投影ミラー３６、斜
め投影光学系５１３、投影ミラー３７およびスクリーン
３８は回転部材３９に固定されており、回転部材３９の
回転とともにスクリーン３８の中心軸を含む垂直な回転
軸Ｚの回りに角速度Ωで回転する。つまり、体積走査を
行うためにスクリーン３８を回転させる際には、回転部
材３９内部に配置された投影ミラー３６、斜め投影光学
系５１３および投影ミラー３７もスクリーン３８と一体
となって回転するため、スクリーン３８がいかなる角度
となっても常にその正面側から断面画像の投影を行うこ
とができるのである。

【００３４】なお、スクリーン３８の回転角度は位置検
出器７３により常に検出されている。

【００３５】こうしてＤＭＤ３３において生成された断
面画像がスクリーン３８上に投影される。斜め投影光学
系５１３の役割は、光束がスクリーン３８上に至るとこ
ろで適切な画像サイズをなすようにすることである。ま
た、投影ミラー３７はスクリーン３８に投影される立体
像を観察する際に観察者の視線を妨げないように、スク
リーン３８の正面の斜め下方向（図２の場合は回転部材
３９の内部側）から断面画像を投影するように配置され
ている。なお、斜め投影光学系５１３の投影ミラー３６
および３７に対する位置的な順序関係は必ずしも本実施
の形態にとらわれるものではない。

【００３６】ここで、像回転補償機構３４について説明
する。図２に示す像回転補償機構３４は、いわゆるイメ
ージローテータの構成によって実現されている。スクリ
ーン３８が取り付けられている回転部材３９がある回転
角度に位置する場合に、スクリーン３８上に投影されて
いる断面画像を基準像とする。もし像回転補償機構３４
を用いないとすると、回転部材３９が回転するにつれ投
影される断面画像はスクリーン３８上で面内回転し、回
転部材３９が１８０゜回転したところで投影される断面
画像は基準像に対し上下が逆転した像になってしまう。
この現象を防ぐものが像回転補償機構３４である。

【００３７】図２に示す像回転補償機構３４は複数のミ
ラーを組み合わせて構成されるイメージローテータを使
用している。イメージローテータを光軸まわりに回転さ
せると、入射画像に対する出射画像がイメージローテー
タの角速度の２倍の角速度で回転して出射される性質が
ある。したがって、スクリーン３８が取り付けられてい
る回転部材３９の角速度の１／２の角速度でイメージロ
ーテータを回転させることによって、スクリーンの回転
にかかわらず正立した断面像を常に投影できる。

【００３８】なお、像回転補償機構としてはイメージロ
ーテータ以外にダブ（タイプ）プリズムを使用しても同
様の効果が得られる。また、ここに説明した像回転補償
機構３４を使用せず、ＤＭＤ３３の表面上に生成する断
面画像をスクリーン３８の回転角度に応じて光軸まわり
に回転する像とすることで投影像の回転を打ち消すよう
にしても良い。

【００３９】すなわち、ＤＭＤ３３の表面上で生成され
る断面画像が、体積走査の開始時では正立像（あるいは
倒立像）であり、スクリーン３８の回転とともに自転し
て体積走査が完了した時点では倒立像（あるいは正立
像）となるように断面画像の生成のための２次元画像デ
ータを、ＤＭＤ３３に与える前の段階で補正するように
しても良い。

【００４０】図３はスクリーン３８および回転部材３９
の斜視概観図の一例を示す図である。図３に示すように
回転部材３９は円盤形状をなし、その側面に回転駆動手
段となるモータ７４の回転軸が接することによって回転
駆動される。なお、回転部材３９の中心軸にモータを直
結したり、歯車やベルトを介して駆動させるようにして
も良い。

【００４１】図３に示すようにスクリーン３８がある回
転角度θ１にあるとき、θ１に対応した表示対象物の断
面画像Ｐ１（ＤＭＤ３３で生成）が、図２に示した投影
ミラー３６と斜め投影光学系５１３と投影ミラー３７と
を経由してスクリーン３８上に投影される。そこから微
小時間が経過してスクリーン３８が回転し、その回転角
度がθ２になったとき、今度はθ２に対応した表示対象
物の断面画像Ｐ２（ＤＭＤ３３で生成）が、図２に示し
た投影ミラー３６と斜め投影光学系５１３と投影ミラー
３７とを経由してスクリーン３８上に投影される。

【００４２】投影ミラー３６、斜め投影光学系５１３お
よび投影ミラー３７はスクリーン３８に対して一定の位
置関係を保ったまま共に回転するので、スクリーン３８
上には回転にかかわらず常に断面像が投影され続ける。
そして回転部材３９を１８０゜回転（若しくは３６０°
回転）させた時点で再び始めと同じ断面画像が現れ、１
回の体積走査が完了する。以上の動作を回転部材３９の
回転の速度を残像効果が起きるように十分に速く、かつ
投影する断面像の枚数を十分に多くすることによって、
観察者は断面画像の包絡として表示対象物の立体像を視
認することができるのである。

【００４３】次に断面画像の大きさ（解像度）について
述べる。図４はスクリーン３８に投影される断面画像の
大きさを示す図である。断面画像は２５６画素（水平方
向）×２５６画素（垂直方向）の大きさで、スクリーン
３８の回転軸に対して対称に投影される。すなわち、回
転軸を中心として周方向に向かって左右１２８画素の大
きさとなる。投影される断面画像はスクリーン３８と一
定の関係を保ったまま共に回転するので、スクリーン３
８の回転にかかわらず、投影される断面画像の大きさは
一定である。なお、図４に示す断面画像の大きさは単な
る一例であり、使用されるＤＭＤ３３に設けられた微小
ミラーの数に応じて任意の大きさが設定可能である。

【００４４】＜Ｂ．カラー表示のための構成＞この実施
の形態におけるカラー表示を行うための構成について説
明する。カラーフィルタ４５は複数の領域に分割され、
各領域ごとに例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３
つの色成分のうちのいずれかの色成分の光を透過するよ
うに分割されている。Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの色成分に分割
することによってスクリーン３８に断面画像をカラー表
示することができるのである。

【００４５】カラー表示を行うために、従来のようにＤ
ＭＤに照射する照明光をＲ成分とＧ成分とＢ成分とを時
分割で生成する方法や、ＤＭＤを３個準備してそれぞれ
のＤＭＤにおいてＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分のそれぞれに
対応する断面画像を生成する方法が考えられる。しか
し、前者の方法ではＲ，Ｇ，Ｂの３枚の断面画像を投影
することによって１枚のカラーの断面画像を生成するも
のであるため、３倍の表示時間を必要とする。また、後
者の方法では３個のＤＭＤを必要とするためコストアッ
プの要因となり好ましくない。

【００４６】この実施の形態では、１つのＤＭＤ３３を
Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する複数の領域に分割する構成を採用
し、１枚のカラー画像を投影する時間を短縮し、かつ、
低コストでカラー表示可能なように実現するものであ
る。

【００４７】図５はこの実施の形態に係るカラーフィル
タ４５の構成を示す図である。この実施の形態では図５
に示すようなカラーフィルタ４５を使用する。図５に示
すカラーフィルタ４５は、Ｒ成分の光を透過するフィル
タ部分４５ａとＧ成分の光を透過するフィルタ部分４５
ｂとＢ成分の光を透過するフィルタ部分４５ｃとの３つ
の領域に分割されている。このようにカラーフィルタ４
５を色成分の数に応じた各領域に分割することは容易か
つ安価に実現可能である。そして、図５に示すように領
域分割されたカラーフィルタ４５をＤＭＤ３３の画像生
成面側に配置するのである。

【００４８】図６はＤＭＤ３３の画像生成面の概略を示
す図である。図５に示すようなカラーフィルタ４５をＤ
ＭＤ３３上に配置することにより、ＤＭＤ３３の画像生
成面は３つの領域３３ａ、３３ｂ、３３ｃに分割され
る。領域３３ａはカラーフィルタ４５を介してＲ成分の
光を受ける領域であり、領域３３ｂはＧ成分の光を受け
る領域であり、領域３３ｃはＢ成分の光を受ける領域で
ある。つまり、この実施の形態では画素ごとに色成分を
規定するのではなく、図６に示すように２次元的な画素
の連続配列として各色成分ごとの領域を規定するのであ
る。

【００４９】そして、図４に示したようにスクリーン３
８上に２５６画素×２５６画素の断面画像を投影する場
合、図６に示すようにＤＭＤ３３の各領域３３ａ、３３
ｂ、３３ｃのそれぞれのほぼ中央付近に位置する２５６
画素×２５６画素の画像生成部分において各色成分に対
応する断面画像の生成が行われる。そして、ＤＭＤ３３
として画素数（微小ミラーの数）の多いものを使用すれ
ば、領域３３ａでの画像生成部分と領域３３ｂでの画像
生成部分および領域３３ｂでの画像生成部分と領域３３
ｃでの画像生成部分との間隔を十分に広く設定すること
ができるため、ＤＭＤ３３に対してカラーフィルタ４５
を配設する作業も容易に行うことができる。つまり、各
領域３３ａ〜３３ｃにおける画像生成部分が互いに隣接
していない状態であれば、カラーフィルタ４５を配設す
る際の取り付け位置が若干ずれたとしてもそれによって
各画像生成部分に他の色成分の光が入射することを避け
ることができるので各色成分の断面画像を問題なく生成
することが可能になる。

【００５０】以上のことを換言すると、この実施の形態
ではＤＭＤ３３とカラーフィルタ４５とによって構成さ
れる画像生成手段が、一体化された画素配列面が分割さ
れることによりそれぞれが画素の２次元的な連続配列と
して規定された複数の領域を有しており、各領域におい
てそれぞれ異なる色成分についての複数の断面画像を同
時に生成することによって、スクリーン３８に投影され
る立体画像をカラー化するのに必要な各色成分ごとの断
面画像を生成することができるように構成されている。
したがって、簡単な構成で比較的容易かつ安価にカラー
表示を行うことができるとともに、各色成分がＲ，Ｇ，
Ｂの３つの色成分である場合には時分割によってカラー
表示を行う場合に比べて３倍の数の断面画像を投影する
ことができるため、投影される立体カラー画像の高精細
化にも寄与するのである。さらに、時分割でカラー表示
を行う場合には回転式のカラーフィルタを回転させる駆
動部等が必要になるが、この実施の形態のようにＤＭＤ
３３を複数の領域に分割し、それぞれの領域で同時に各
色成分に対応する断面画像を生成するように構成すれ
ば、カラー表示を行うための特別な駆動部等を設ける必
要がないので、カラー表示を行うための構成を小型化す
ることもできる。

【００５１】次に、中間光学系５１１について説明す
る。図７は図２に示した中間光学系５１１の詳細を示す
図である。上記のように異なる領域でＲ，Ｇ，Ｂの各成
分ごとの断面画像が生成される場合には、それらの断面
画像がスクリーン３８に投影される過程で１つの画像と
して合成されることが必要になる。そうすることによっ
て１つのカラー画像が形成されるからである。

【００５２】このため、中間光学系５１１は両側テレセ
ントリック光学系５１１ａと光路長調整器５１１ｂ，５
１１ｃとダイクロイックミラー５１１ｄ，５１１ｅとミ
ラー５１１ｆ，５１１ｇとを備えており、図６の領域３
３ａ〜３３ｃのそれぞれで生成される各色成分ごとの断
面画像を一の光路上に合成する。

【００５３】ＤＭＤ３３の各領域で生成されたＲ成分、
Ｇ成分、Ｂ成分のそれぞれの光（断面画像）はＴＩＲプ
リズム４４を通って両側テレセントリック光学系５１１
ａによって平行光にされる。そして、平行光になった
Ｒ，Ｇ，Ｂの各成分の光（断面画像）はそれぞれ異なる
３つの光路を形成する。例えば、図７に示すようにＲ成
分の光はＧ成分の光の上側を通り、Ｂ成分の光はＧ成分
の光の下側を通るような３つの平行光が形成される。

【００５４】そして、平行光とされたＲ成分の光は光路
長調整器５１１ｂに入射し、そこでＧ成分の断面画像と
の間に生じる光路差の補償が行われた後、ミラー５１１
ｆによって全反射されてダイクロイックミラー５１１ｄ
によって、それを透過するＧ成分の光と合成される。

【００５５】また、平行光とされたＢ成分の光も光路長
調整器５１１ｃに入射し、そこでＧ成分の断面画像との
間に生じる光路差の補償が行われた後、ミラー５１１ｇ
によって全反射されてダイクロイックミラー５１１ｅに
よってＲ成分およびＧ成分の光と合成される。

【００５６】そして合成された各色成分の光は、図２に
示すように像回転補償機構３４、投影ミラー３６、斜め
投影光学系５１３、投影ミラー３７を介してスクリーン
３８上に投影される。

【００５７】このようにしてＤＭＤ３３の異なる領域で
Ｒ，Ｇ，Ｂの各成分ごとの断面画像が生成される場合で
あっても、それらの断面画像をスクリーン３８に投影さ
れる過程で１つの画像として合成することができ、スク
リーン３８上には適切な１つのカラー表示された断面画
像を投影することが可能になる。

【００５８】＜Ｃ．斜め投影光学系＞図８は斜め投影光
学系の概略構成をＤＭＤ３３およびスクリーン３８とと
もに示す図である。ただし、図８では各レンズ系の詳細
なレンズ構成は例示に過ぎず、以下に示す各実施例に示
す詳細構成とは必ずしも同一のものを表わしてはいな
い。また、図８では投影ミラー３７を省略するととも
に、ＤＭＤ３３の表示面を投影ミラー３６、像回転補償
機構３４、中間光学系５１１、ＴＩＲプリズム４４等で
リレーした、表示面と共役な面である短共役長焦点面Ｆ
Ｓを示している。したがって、以下で短共役長焦点面Ｆ
Ｓについての記述はＤＭＤ３３の表示面についても等価
である。

【００５９】斜め投影光学系５１３は、短共役長焦点面
の中心と、長共役長焦点面（スクリーン面）の中心とを
光学的に結ぶ線が長共役長焦点面に対して垂直以外の角
度を有しており、短共役長焦点面ＦＳから順に第１群レ
ンズ系５１３１、第２群レンズ系５１３２および第３群
レンズ系５１３３を備えており、各レンズ系はそれぞれ
が単レンズを複数枚含んでいる。また、第３群レンズ系
５１３３は投影ミラーを介してスクリーン面（長共役長
焦点面）に所定角度を有して面している。

【００６０】そして、各レンズ系は以下のような概略構
成を有している（図９、図１１、図１３、図１５、図１
７、図１９、図２１参照）。

【００６１】第１群レンズ系５１３１は、絞りに相当す
る光束規制を含みテレセントリックな構成である。

【００６２】また、第２群レンズ系５１３２は、第１群
レンズ系５１３１に対して大きく傾き偏芯および平行偏
芯されている。ここで、傾き偏芯とは、短共役長焦点面
ＦＳに対するレンズ群の主軸とのなす角度が０゜以外の
角度を有することを表わし、平行偏芯とは、主光線がレ
ンズ群の主軸以外の位置を通過するように配置されてい
ることを表わす。具体的には傾き偏芯として１０゜以上
の偏芯角度を持たせている。

【００６３】さらに、第３群レンズ系５１３３は、第２
群レンズ系５１３２に対し大きく傾き偏芯および平行偏
芯されている。具体的には傾き偏芯として１０゜以上の
偏芯角度を持たせている。

【００６４】そして、第３群レンズ系５１３３の後方に
はスクリーン３８が配置され、スクリーン３８の法線と
像中心の主光線とのなす角度は３５゜〜４０゜としてお
り、このような角度でもスクリーン面全面に焦点が合
い、歪曲収差も約±１０％程度に抑えられる斜め投影光
学系となっている。すなわち、このような特性となるよ
う第１群レンズ系５１３１、第２群レンズ系５１３２お
よび第３群レンズ系５１３３を上記のように互いに偏芯
させているのである。

【００６５】ところで、従来の装置においてはスクリー
ン３８の法線と像中心の主光線とのなす角度は３５゜未
満であり、３５゜以上としているものは見受けられな
い。なお、後述する各実施例ではこの角度は３８゜〜４
０゜の例を例示している。

【００６６】また、ＤＭＤ３３の表示面またはその表示
面を共軸系でリレーした共役な面である短共役長焦点面
ＦＳの法線と像中心の主光線のなす角度は±１゜以内の
テレセントリックとしている。

【００６７】また、第１群レンズ系５１３１の短共役長
焦点面ＦＳ（表示面と等価）に対する傾き偏芯が１゜以
内であり、Ｙ軸方向の平行偏芯が２ｍｍ以内としてい
る。

【００６８】スクリーン３８に対し斜めに投影するに
は、ピンぼけと歪曲の問題を解決しなければならない。
光学系を部分的に偏芯させれば達成できるが、単レンズ
ごとに偏芯を持つように加工するのはかなり難しい。

【００６９】そこで、この斜め投影光学系では、上記の
ようにレンズ系を第１群レンズ系５１３１〜第３群レン
ズ系５１３３の三つの群に分け、１つのレンズ系内では
単レンズもレンズ同士も全く偏芯させない。その代り
に、三つのレンズ系の相対位置はお互いに偏芯させるも
のとしている。

【００７０】こうすることにより、各レンズ系における
単レンズには偏芯がないため、各単レンズの加工は比較
的容易でありながら、ピンぼけと歪曲の補正された光学
系が構成できる。さらに、表示面に最も近いレンズ系
は、テレセントリック光学系とするために群内に絞り又
はそれと同様の効果を有する光束規制板を設けている。
そして、前述のように第１群レンズ系５１３１の短共役
長焦点面ＦＳ（表示面）に対する偏芯角度は１゜以内で
Ｙ軸方向のずれ量は２ｍｍ以内とすることで表示側の各
レンズの有効径を小さくすることができる。

【００７１】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、スクリーン面における歪曲収差および／または焦
点位置を補正する斜め投影光学系５１３を備えるため、
精密な立体画像を表示可能な立体画像表示装置１００と
することができる。また、スクリーン面へ基画像を投影
する位置、すなわち投影ミラー３７が、スクリーン３８
に伴って回転する位置であって、スクリーン面に対して
少なくとも垂直以外の角度をなして所定距離以上離れた
位置であるため、スクリーン３８の正面を遮るものがな
く、スクリーン３８の視認性を良好なものとすることが
できる。

【００７２】また、斜め投影光学系が、複数のレンズを
備えるとともに、当該複数のレンズのうちの第１群レン
ズ系５１３１、第２群レンズ系５１３２および第３群レ
ンズ系５１３３が相対的に偏芯しているので、偏芯した
レンズを使用する場合に比べて容易に製造することがで
き、安価に製造することができる。

【００７３】また、スクリーン面の法線と像中心の主光
線との角度が３５゜より大きいため、大きく傾いたスク
リーン３８に対して画像を良好に投影できる。

【００７４】また、第１群レンズ系５１３１において、
短共役長焦点面ＦＳ（したがってＤＭＤ３３の表示面）
に対する傾き偏芯が１゜以内であり、平行偏芯が２ｍｍ
以内であるため、表示側の各レンズの有効径を小さくす
ることができる。

【００７５】また、第１群レンズ系５１３１が光束規制
を含むため、容易に表示面側においてテレセントリック
な光学系とすることができる。

【００７６】以上のような構成の斜め投影光学系の実施
例を以下に示す。なお、以下の各実施例には特に示さな
いが、短共役長焦点面ＦＳ（したがってＤＭＤ３３の表
示面）の法線と像中心の主光線のなす角度は何れの実施
例においても正確に０゜となっている。

【００７７】［第１実施例］図９は第１実施例における
斜め投影光学系５１３Ａの光路図である。図９に示すよ
うに、斜め投影光学系５１３Ａは第１群レンズ系５１３
１、第２群レンズ系５１３２、第３群レンズ系５１３３
を備え、第１群レンズ系５１３１はレンズＬ１〜Ｌ９お
よび光束規制Ｓを、第２群レンズ系５１３２はレンズＬ
１０〜Ｌ１２を、第３群レンズ系５１３３はレンズＬ１
３〜Ｌ１７をそれぞれ備えている。

【００７８】また、図１０は第１実施例の斜め投影光学
系５１３Ａでのスクリーン面における点像強度分布を示
す図である。図１０において、スクリーン面にＸ−Ｙ座
標系を定義するとき、−１≦Ｘ≦１，−１≦Ｙ≦１の範
囲の各点、具体的には（1.00,-1.00）,（1.00,0.00）,
（1.00,1.00）,（0.50,-1.00）,（0.50,0.00）,（0.50,
1.00）,（0.00,-1.00）,（0.00,1.00）,（0.00,0.00）
の各点における点像強度分布を示している。また、それ
ぞれの座標値の下に示されている数値は、表示面上の中
心を原点とする座標値をｍｍ単位で示したものである。
なお、歪曲の影響により同じＸ−Ｙ座標値に対して表示
面での座標値に若干の差異が含まれる。図１０に示すよ
うに、第１実施例では斜め投影光学系でありながらスク
リーン面全体で良好な点像強度分布を得ている。

【００７９】表１および表２に第１実施例における諸元
の値を示す。表１および表２において、左端の数字は物
体側からの各レンズ面を順に表わしている。また、各レ
ンズの回転対称軸をＺ軸、Ｚ軸に垂直な面内で縦方向を
Ｙ軸、横方向をＸ軸とする。さらに、長さに関する数値
の単位は全てｍｍである。

【００８０】

【表１】

【００８１】

【表２】

【００８２】表１および表２に示すように、第１実施例
では、第２群レンズ系５１３２が第１群レンズ系５１３
１に対して大きく傾き偏芯されており、第３群レンズ系
５１３３も第２群レンズ系５１３２に対して大きく傾き
偏芯されている。また、第１群レンズ系５１３１のＸ軸
周りの傾き偏芯の偏芯角度が短共役長焦点面ＦＳ（表示
面）に対して±１゜以内であり、スクリーン面法線と像
中心主光線のなす角度が４０゜となっている。このよう
に、第１実施例の斜め投影光学系５１３Ａは、この実施
の形態における上述の条件を満たしている。

【００８３】また、スクリーン面法線と像中心主光線の
なす角度が４０゜と傾いているところ、図１０に示した
ようにスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得てい
る。これは、斜め投影光学系５１３Ａによってスクリー
ン面全面に対して焦点位置が良好に補正されていること
を示している。

【００８４】［第２実施例］図１１は第２実施例におけ
る斜め投影光学系５１３Ｂの光路図である。図１１に示
すように、斜め投影光学系５１３Ｂは第１群レンズ系５
１３１、第２群レンズ系５１３２、第３群レンズ系５１
３３を備え、第１群レンズ系５１３１はレンズＬ１〜Ｌ
９および光束規制Ｓを、第２群レンズ系５１３２はレン
ズＬ１０〜Ｌ１２を、第３群レンズ系５１３３はレンズ
Ｌ１３〜Ｌ１７をそれぞれ備えている。

【００８５】また、図１２は第２実施例の斜め投影光学
系５１３Ｂでのスクリーン面における点像強度分布を示
す図である。図１２においても図１０と同様にスクリー
ン面にＸ−Ｙ座標系および表示面上の座標系を定義し、
各座標位置での点像強度分布を示している。図示のよう
に、第２実施例においても、斜め投影光学系でありなが
らスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得ている。

【００８６】表３および表４に第２実施例における諸元
の値を示す。表中の各数値およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は第
１実施例と同様である。

【００８７】

【表３】

【００８８】

【表４】

【００８９】表３および表４に示すように、第２実施例
においても、第２群レンズ系５１３２が第１群レンズ系
５１３１に対して大きく傾き偏芯されており、第３群レ
ンズ系５１３３も第２群レンズ系５１３２に対して大き
く傾き偏芯されている。また、第１群レンズ系５１３１
のＸ軸周りの傾き偏芯の偏芯角度が短共役長焦点面ＦＳ
（表示面）に対して±１゜以内であり、スクリーン面法
線と像中心主光線のなす角度が４０゜となっている。こ
のように、第２実施例の斜め投影光学系５１３Ｂも、こ
の実施の形態における上述の条件を満たしている。

【００９０】また、スクリーン面法線と像中心主光線の
なす角度が４０゜と傾いているところ、図１２に示した
ようにスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得てい
る。これは、斜め投影光学系５１３Ｂによってスクリー
ン面全面に対して焦点位置が良好に補正されていること
を示している。

【００９１】［第３実施例］図１３は第３実施例におけ
る斜め投影光学系５１３Ｃの光路図である。図１３に示
すように、斜め投影光学系５１３Ｃは第１群レンズ系５
１３１、第２群レンズ系５１３２、第３群レンズ系５１
３３を備え、第１群レンズ系５１３１はレンズＬ１〜Ｌ
９および光束規制Ｓを、第２群レンズ系５１３２はレン
ズＬ１０〜Ｌ１２を、第３群レンズ系５１３３はレンズ
Ｌ１３〜Ｌ１７をそれぞれ備えている。

【００９２】また、図１４は第３実施例の斜め投影光学
系５１３Ｃでのスクリーン面における点像強度分布を示
す図である。図１４においても図１０と同様にスクリー
ン面にＸ−Ｙ座標系および表示面上の座標系を定義し、
各座標位置での点像強度分布を示している。図示のよう
に、第３実施例においても、斜め投影光学系でありなが
らスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得ている。

【００９３】表５および表６に第３実施例における諸元
の値を示す。表中の各数値およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は第
１実施例と同様である。

【００９４】

【表５】

【００９５】

【表６】

【００９６】表５および表６に示すように、第３実施例
においても、第２群レンズ系５１３２が第１群レンズ系
５１３１に対して大きく傾き偏芯されており、第３群レ
ンズ系５１３３も第２群レンズ系５１３２に対して大き
く傾き偏芯されている。また、第１群レンズ系５１３１
のＸ軸周りの傾き偏芯の偏芯角度が短共役長焦点面ＦＳ
（表示面）に対して±１゜以内であり、スクリーン面法
線と像中心主光線のなす角度が４０゜となっている。こ
のように、第３実施例の斜め投影光学系５１３Ｃも、こ
の実施の形態における上述の条件を満たしている。

【００９７】また、スクリーン面法線と像中心主光線の
なす角度が４０゜と傾いているところ、図１４に示した
ようにスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得てい
る。これは、斜め投影光学系５１３Ｃによってスクリー
ン面全面に対して焦点位置が良好に補正されていること
を示している。

【００９８】［第４実施例］図１５は第４実施例におけ
る斜め投影光学系５１３Ｄの光路図である。図１５に示
すように、斜め投影光学系５１３Ｄは第１群レンズ系５
１３１、第２群レンズ系５１３２、第３群レンズ系５１
３３を備え、第１群レンズ系５１３１はレンズＬ１〜Ｌ
９および光束規制Ｓを、第２群レンズ系５１３２はレン
ズＬ１０〜Ｌ１２を、第３群レンズ系５１３３はレンズ
Ｌ１３〜Ｌ１７をそれぞれ備えている。

【００９９】また、図１６は第４実施例の斜め投影光学
系５１３Ｄでのスクリーン面における点像強度分布を示
す図である。図１６においても図１０と同様にスクリー
ン面にＸ−Ｙ座標系および表示面上の座標系を定義し、
各座標位置での点像強度分布を示している。図１６に示
すように、第４実施例においても、斜め投影光学系であ
りながらスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得て
いる。

【０１００】表７および表８に第４実施例における諸元
の値を示す。表中の各数値およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は第
１実施例と同様である。

【０１０１】

【表７】

【０１０２】

【表８】

【０１０３】表７および表８に示すように、第４実施例
においても、第２群レンズ系５１３２が第１群レンズ系
５１３１に対して大きく傾き偏芯されており、第３群レ
ンズ系５１３３も第２群レンズ系５１３２に対して大き
く傾き偏芯されている。また、第１群レンズ系５１３１
のＸ軸周りの傾き偏芯の偏芯角度が短共役長焦点面ＦＳ
（表示面）に対して±１゜以内であり、スクリーン面法
線と像中心主光線のなす角度が４０゜となっている。こ
のように、第４実施例の斜め投影光学系５１３Ｄも、こ
の実施の形態における上述の条件を満たしている。

【０１０４】また、スクリーン面法線と像中心主光線の
なす角度が４０゜と傾いているところ、図１６に示した
ようにスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得てい
る。これは、斜め投影光学系５１３Ｄによってスクリー
ン面全面に対して焦点位置が良好に補正されていること
を示している。

【０１０５】［第５実施例］図１７は第５実施例におけ
る斜め投影光学系５１３Ｅの光路図である。図１７に示
すように、斜め投影光学系５１３Ｅは第１群レンズ系５
１３１、第２群レンズ系５１３２、第３群レンズ系５１
３３を備え、第１群レンズ系５１３１はレンズＬ１〜Ｌ
１０および光束規制Ｓを、第２群レンズ系５１３２はレ
ンズＬ１１〜Ｌ１４を、第３群レンズ系５１３３はレン
ズＬ１５〜Ｌ１９をそれぞれ備えている。

【０１０６】また、図１８は第５実施例の斜め投影光学
系５１３Ｅでのスクリーン面における点像強度分布を示
す図である。図１８においても図１０と同様にスクリー
ン面にＸ−Ｙ座標系および表示面上の座標系を定義し、
各座標位置での点像強度分布を示している。図１８に示
すように、第５実施例においても、斜め投影光学系であ
りながらスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得て
いる。

【０１０７】表９および表１０に第５実施例における諸
元の値を示す。表中の各数値およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は
第１実施例と同様である。

【０１０８】

【表９】

【０１０９】

【表１０】

【０１１０】表９および表１０に示すように、第５実施
例においても、第２群レンズ系５１３２が第１群レンズ
系５１３１に対して大きく傾き偏芯されており、第３群
レンズ系５１３３も第２群レンズ系５１３２に対して大
きく傾き偏芯されている。また、第１群レンズ系５１３
１のＸ軸周りの傾き偏芯の偏芯角度が短共役長焦点面Ｆ
Ｓ（表示面）に対して±１゜以内であり、スクリーン面
法線と像中心主光線のなす角度が４０゜となっている。
このように、第５実施例の斜め投影光学系５１３Ｅも、
この実施の形態における上述の条件を満たしている。

【０１１１】また、スクリーン面法線と像中心主光線の
なす角度が４０゜と傾いているところ、図１８に示した
ようにスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得てい
る。これは、斜め投影光学系５１３Ｅによってスクリー
ン面全面に対して焦点位置が良好に補正されていること
を示している。

【０１１２】［第６実施例］図１９は第６実施例におけ
る斜め投影光学系５１３Ｆの光路図である。図１９に示
すように、斜め投影光学系５１３Ｆは第１群レンズ系５
１３１、第２群レンズ系５１３２、第３群レンズ系５１
３３を備え、第１群レンズ系５１３１はレンズＬ１〜Ｌ
１０および光束規制Ｓを、第２群レンズ系５１３２はレ
ンズＬ１１〜Ｌ１４を、第３群レンズ系５１３３はレン
ズＬ１５〜Ｌ１９をそれぞれ備えている。

【０１１３】また、図２０は第６実施例の斜め投影光学
系５１３Ｆでのスクリーン面における点像強度分布を示
す図である。図２０においても図１０と同様にスクリー
ン面にＸ−Ｙ座標系および表示面上の座標系を定義し、
各座標位置での点像強度分布を示している。図２０に示
すように、第６実施例においても、斜め投影光学系であ
りながらスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得て
いる。

【０１１４】表１１および表１２に第６実施例における
諸元の値を示す。表中の各数値およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
は第１実施例と同様である。

【０１１５】

【表１１】

【０１１６】

【表１２】

【０１１７】表１１および表１２に示すように、第６実
施例においても、第２群レンズ系５１３２が第１群レン
ズ系５１３１に対して大きく傾き偏芯されており、第３
群レンズ系５１３３も第２群レンズ系５１３２に対して
大きく傾き偏芯されている。また、第１群レンズ系５１
３１のＸ軸周りの傾き偏芯の偏芯角度が短共役長焦点面
ＦＳ（表示面）に対して±１゜以内であり、スクリーン
面法線と像中心主光線のなす角度が４０゜となってい
る。このように、第６実施例の斜め投影光学系５１３Ｆ
も、この実施の形態における上述の条件を満たしてい
る。

【０１１８】また、スクリーン面法線と像中心主光線の
なす角度が４０゜と傾いているところ、図２０に示した
ようにスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得てい
る。これは、斜め投影光学系５１３Ｆによってスクリー
ン面全面に対して焦点位置が良好に補正されていること
を示している。

【０１１９】［第７実施例］図２１は第７実施例におけ
る斜め投影光学系５１３Ｇの光路図である。図２１に示
すように、斜め投影光学系５１３Ｇは第１群レンズ系５
１３１、第２群レンズ系５１３２、第３群レンズ系５１
３３を備え、第１群レンズ系５１３１はレンズＬ１〜Ｌ
１０および光束規制Ｓを、第２群レンズ系５１３２はレ
ンズＬ１１〜Ｌ１４を、第３群レンズ系５１３３はレン
ズＬ１５〜Ｌ１９をそれぞれ備えている。

【０１２０】また、図２２は第７実施例の斜め投影光学
系５１３Ｇでのスクリーン面における点像強度分布を示
す図である。図２２においても図１０と同様にスクリー
ン面にＸ−Ｙ座標系および表示面上の座標系を定義し、
各座標位置での点像強度分布を示している。図２２に示
すように、第７実施例においても、斜め投影光学系であ
りながらスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得て
いる。

【０１２１】表１３および表１４に第７実施例における
諸元の値を示す。表中の各数値およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
は第１実施例と同様である。

【０１２２】

【表１３】

【０１２３】

【表１４】

【０１２４】表１３および表１４に示すように、第７実
施例においても、第２群レンズ系５１３２が第１群レン
ズ系５１３１に対して大きく傾き偏芯されており、第３
群レンズ系５１３３も第２群レンズ系５１３２に対して
大きく傾き偏芯されている。また、第１群レンズ系５１
３１のＸ軸周りの傾き偏芯の偏芯角度が短共役長焦点面
ＦＳ（表示面）に対して±１゜以内であり、スクリーン
面法線と像中心主光線のなす角度が３８．５゜となって
いる。このように、第６実施例の斜め投影光学系５１３
Ｇも、この実施の形態における上述の条件を満たしてい
る。

【０１２５】また、スクリーン面法線と像中心主光線の
なす角度が３８．５゜と傾いているところ、図２２に示
したようにスクリーン面全体で良好な点像強度分布を得
ている。これは、斜め投影光学系５１３Ｇによってスク
リーン面全面に対して焦点位置が良好に補正されている
ことを示している。

【０１２６】＜Ｄ．変形例＞上記実施の形態において投
影装置および斜め投影光学系の例を示したが、この発明
はこれに限定されるものではない。

【０１２７】例えば、上記実施の形態では斜め投影光学
系を投影ミラー３６と投影ミラー３７との間に設けるも
のとしたが、ＤＭＤ３３とスクリーン３８との間に設け
ればよく、例えば投影ミラー３７とスクリーン３８との
間にもうけてもよい。

【０１２８】また、上記実施の形態では第１群レンズ系
５１３１に光束規制Ｓを備えるものとしたが、その開口
径が可変の絞りを備えるものとしてもよい。

【０１２９】さらに、上記実施の形態では斜め投影光学
系により、スクリーン面における歪曲収差および焦点位
置を補正するものとしたが、歪曲収差のみ、または焦点
位置のみを補正するような性能の光学系により斜め投影
光学系を形成してもよい。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項６の発明によれば、スクリーン面における歪曲収差
および／または焦点位置を補正する投影光学系を備える
ため、精密な立体画像を表示可能な投影装置とすること
ができる。また、スクリーン面へ基画像を投影する位置
が、スクリーン面に伴って回転する位置であって、スク
リーン面に対して垂直以外の角度をなして所定距離以上
離れた位置であるため、スクリーン面の正面を遮るもの
がなく、スクリーンの視認性を良好なものとすることが
できる。

【０１３１】また、請求項７ないし請求項１１の発明に
よれば、複数のレンズのうちの少なくとも２つが相対的
に偏芯しているため、投影装置における投影光学系に用
いることによりスクリーン面における歪曲収差および／
または焦点位置を補正することができ、精密な立体画像
を表示可能な投影装置を得ることができる。

【０１３２】また、特に請求項２および請求項７ないし
請求項１１の発明によれば、斜め投影光学系が、複数の
レンズを備えるとともに、当該複数のレンズのうちの少
なくとも２つが相対的に偏芯しているため、偏芯したレ
ンズを使用する場合に比べて容易に製造することがで
き、安価に製造することができる。

【０１３３】また、特に請求項４、請求項５および請求
項９ないし請求項１１の発明によれば、スクリーン面の
法線と像中心の主光線との所定角度が３５゜より大きい
ため、大きく傾いたスクリーンに対して画像を良好に投
影できる。

【０１３４】また、特に請求項５および請求項１０の発
明によれば、第１群レンズ系において、表示面（短共役
長焦点面）に対する傾き偏芯が１゜以内であり、平行偏
芯が２ｍｍ以内であるため、表示側の各レンズの有効径
を小さくすることができる。

【０１３５】また、特に請求項６および請求項１１の発
明によれば、第１群レンズ系が絞りまたは光束規制を含
むため、容易に表示面側においてテレセントリックな光
学系とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る立体画像表示装置の概観を示
す図である。

【図２】立体画像表示装置における光学系を含む構成を
示す図である。

【図３】スクリーンおよび回転部材の斜視概観図の一例
を示す図である。

【図４】スクリーンに投影される断面画像の大きさを示
す図である。

【図５】この実施の形態に係るカラーフィルタの構成を
示す図である。

【図６】ＤＭＤの画像生成面の概略を示す図である。

【図７】図２に示した中間光学系の詳細を示す図であ
る。

【図８】斜め投影光学系の概略構成をＤＭＤおよびスク
リーンとともに示す図である。

【図９】第１実施例における斜め投影光学系の光路図で
ある。

【図１０】第１実施例の斜め投影光学系でのスクリーン
面における点像強度分布を示す図である。

【図１１】第２実施例における斜め投影光学系の光路図
である。

【図１２】第２実施例の斜め投影光学系でのスクリーン
面における点像強度分布を示す図である。

【図１３】第３実施例における斜め投影光学系の光路図
である。

【図１４】第３実施例の斜め投影光学系でのスクリーン
面における点像強度分布を示す図である。

【図１５】第４実施例における斜め投影光学系の光路図
である。

【図１６】第４実施例の斜め投影光学系でのスクリーン
面における点像強度分布を示す図である。

【図１７】第５実施例における斜め投影光学系の光路図
である。

【図１８】第５実施例の斜め投影光学系でのスクリーン
面における点像強度分布を示す図である。

【図１９】第６実施例における斜め投影光学系の光路図
である。

【図２０】第６実施例の斜め投影光学系でのスクリーン
面における点像強度分布を示す図である。

【図２１】第７実施例における斜め投影光学系の光路図
である。

【図２２】第７実施例の斜め投影光学系でのスクリーン
面における点像強度分布を示す図である。

【符号の説明】

３３ＤＭＤ３６，３７投影ミラー３８スクリーン（長共役長焦点面）１００立体画像表示装置（投影装置）５１３，５１３Ａ〜５１３Ｇ斜め投影光学系５１３１第１群レンズ系５１３２第２群レンズ系５１３３第３群レンズ系ＦＳ短共役長焦点面Ｌ１〜Ｌ１９レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉井謙大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内Ｆターム(参考） 2H087 KA06 KA07 NA02 PA14 PA15 PA18 PB15 QA02 QA07 QA12 QA14 QA21 QA22 QA25 QA26 QA34 QA41 QA46 RA32 RA41 RA42 RA43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基画像を表示する表示面と、所定の軸を
中心に回転するとともに前記基画像が投影されるスクリ
ーン面とを備えた投影装置であって、少なくとも前記表示面と前記スクリーン面との間におい
て、前記スクリーン面における歪曲収差および／または
焦点位置を補正する投影光学系を備え、前記スクリーン面へ基画像を投影する位置が、前記スク
リーン面に伴って回転する位置であって、前記スクリー
ン面に対して垂直以外の角度をなして所定距離以上離れ
た位置であることを特徴とする投影装置。
【請求項２】請求項１に記載の投影装置であって、前記投影光学系が、光学的に前記表示面の中心と前記ス
クリーン面の中心とを結ぶ線が前記スクリーン面に対し
て垂直以外の角度を有する斜め投影光学系であって、前記斜め投影光学系が、複数のレンズを備えるととも
に、当該複数のレンズのうちの少なくとも２つが相対的
に偏芯したことを特徴とする投影装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の投影装
置であって、前記斜め投影光学系が、それぞれが単レンズを複数含む
第１群レンズ系、第２群レンズ系および第３群レンズ系
を前記表示面の側から順に備え、前記第１群レンズ系が前記表示面に対して±１゜以内の
テレセントリックであり、前記第２群レンズ系が前記第１群レンズ系に対して偏芯
されており、前記第３群レンズ系が前記第２群レンズ系に対して偏芯
されており、前記斜め投影光学系において、前記スクリーン面の法線
と像中心の主光線とが０゜以外の所定角度を有すること
を特徴とする投影装置。
【請求項４】請求項３に記載の投影装置であって、前記所定角度が３５゜より大きいことを特徴とする投影
装置。
【請求項５】請求項３または請求項４に記載の投影装
置であって、前記第１群レンズ系において、前記表示面に対する傾き
偏芯が１゜以内であり、平行偏芯が２ｍｍ以内であるこ
とを特徴とする投影装置。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の投影装置であって、前記第１群レンズ系が絞りまたは光束規制を含むことを
特徴とする投影装置。
【請求項７】短い共役長側の焦点面である短共役長焦
点面の中心と、長い共役長側の焦点面である長共役長焦
点面の中心とを光学的に結ぶ線が前記長共役長焦点面に
対して垂直以外の角度を有する斜め投影光学系であっ
て、複数のレンズを備えるとともに、当該複数のレンズのう
ちの少なくとも２つが相対的に偏芯したことを特徴とす
る斜め投影光学系。
【請求項８】請求項７に記載の斜め投影光学系であっ
て、それぞれが単レンズを複数含むとともに、各レンズ
系内では光軸が共通の第１群レンズ系、第２群レンズ系
および第３群レンズ系を前記表示面の側から順に備え、前記第１群レンズ系が前記短共役長焦点面に対して±１
゜以内のテレセントリックであり、前記第２群レンズ系が前記第１群レンズ系に対して偏芯
されており、前記第３群レンズ系が前記第２群レンズ系に対して｝偏
芯されており、前記斜め投影光学系において、前記長共役長焦点面の法
線と像中心の主光線とが０゜以外の所定角度を有するこ
とを特徴とする斜め投影光学系。
【請求項９】請求項８に記載の斜め投影光学系であっ
て、前記所定角度が３５゜より大きいことを特徴とする斜め
投影光学系。
【請求項１０】請求項８または請求項９に記載の斜め
投影光学系であって、前記第１群レンズ系が、前記短共役長焦点面に対する傾
き偏芯が１゜以内であり、平行偏芯が２ｍｍ以内である
ことを特徴とする斜め投影光学系。
【請求項１１】請求項７ないし請求項１０のいずれか
に記載の斜め投影光学系であって、前記第１群レンズ系が絞りまたは光束規制を含むことを
特徴とする斜め投影光学系。