TW202204969A - 圖像顯示裝置及投射光學系統 - Google Patents
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Abstract
本發明之圖像顯示裝置之投射光學系統,具有透鏡系統、及凹面反射面。透鏡系統係於產生之圖像光入射之位置以基準軸為基準構成,整體具有正折射力。凹面反射面係以基準軸為基準構成,且將自透鏡系統出射之圖像光向被投射物反射。又,投射光學系統構成為若將距基準軸之光線高度設為h,將對應於光線高度h之表示凹面反射面之形狀之函數Z(h)之接線之、相對於光軸高度方向之角度設為θ(h),將光線高度h之角度θ(h)之變化量設為Δθ(h),將反射圖像光之凹面反射面之距基準軸最遠之反射點之光線高度h設為hmax,則滿足0<|Δθ(hmax)-Δθ(0.9・hmax)|/θ(hmax)<0.056之關係。
Description
本技術係例如關於一種投影儀等圖像顯示裝置及投射光學系統。
先前,作為於螢幕上顯示投射圖像之投射型之圖像顯示裝置,投影儀廣為人知。最近,即使投射空間較小亦可顯示大畫面之超廣角之前投射型投影儀之需求提高。若使用該投影儀,則藉由傾斜且廣角地對螢幕打光,而可於限定之空間中投射大畫面。
於專利文獻1記載之超廣角之投射型投影儀,藉由使投射光學系統所包含之一部分光學零件移動,而可進行使投射於螢幕上之投射圖像移動之畫面位移。藉由使用該畫面位移,而可容易執行圖像位置等微調整(專利文獻1之說明書段落[0023][0024]等)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5365155號公報
[發明所欲解決之問題]
今後亦考慮普及與超廣角對應之投影儀,謀求可實現高品質之圖像顯示之技術。
鑑於以上之情況,本技術之目的在於提供一種可對應於超廣角,且可實現高品質之圖像顯示之圖像顯示裝置、及投射光學系統。
[解決問題之技術手段]
為了達成上述目的,本技術之一形態之圖像顯示裝置具備光源、圖像產生部、及投射光學系統。
上述圖像產生部調變自上述光源出射之光並產生圖像光。
上述投射光學系統具有透鏡系統、及凹面反射面。
上述透鏡系統於上述產生之圖像光入射之位置以基準軸為基準構成,且整體具有正折射力。
上述凹面反射面以上述基準軸為基準構成,且將自上述透鏡系統出射之上述圖像光向被投射物反射。
又上述圖像顯示裝置構成為,
若將距上述基準軸之光線高度設為h,
將對應於上述光線高度h之表示上述凹面反射面之形狀之函數Z(h)之接線之、相對於光軸高度方向之角度設為θ(h),
將上述光線高度h之上述角度θ(h)之變化量設為Δθ(h),
將反射上述圖像光之上述凹面反射面之距上述基準軸最遠之反射點之光線高度h設為hmax,則滿足
0<|Δθ(hmax)-Δθ(0.9・hmax)|/θ(hmax)<0.056之關係。
於該圖像顯示裝置中,向被投射物反射圖像光之凹面反射面之形狀如上述般設計。藉此可實現高品質之圖像顯示。
上述Δθ(h)亦可為θ(h)-θ(0.98・h)。
若將於上述圖像光中,藉由上述凹面反射面反射之反射點包含於較0.85・hmax大之範圍之光線設為緣部側光線,則上述投射光學系統亦可構成為入射至上述凹面反射面之上述緣部側光線之各者之前進方向相互平行。
上述投射光學系統亦可構成為入射至上述凹面反射面之上述緣部側光線之光線間隔相等。
上述透鏡系統亦可具有第1折射光學系統、第1反射面、第2反射面、及第2折射光學系統。
上述第1折射光學系統整體具有正折射力,使上述產生之圖像光折射。
上述上述第1反射面折回並反射藉由上述第1折射光學系統折射之上述圖像光。
上述第2反射面折回並反射藉由上述第1反射面反射之上述圖像光。
上述第2折射光學系統整體具有正之折射力,使藉由上述第2反射面反射之上述圖像光折射並出射至上述凹面反射面。
又,上述圖像顯示裝置亦可構成為,
若將上述第1反射面之功率設為Φ1,
將上述第2反射面之功率設為Φ2,則滿足
0.1<|Φ2/Φ1|<1.2之關係。
上述圖像顯示裝置亦可構成為滿足|Φ2|<|Φ1|之關係。
又,上述圖像顯示裝置係
若將上述第1折射光學系統、上述第1反射面、及上述第2反射面設為第1光學系統,
將上述第2折射光學系統之作用於上述緣部側光線之部分設為第2光學系統,
則上述第1光學系統亦可使上述緣部側光線聚光於特定之聚光位置。又,上述特定之聚光位置亦可與上述第2光學系統之前側焦點位置一致。
上述圖像顯示裝置亦可構成為,
若將於上述緣部側光線中藉由上述凹面反射面反射之反射點之光線高度成為中間值之光線設為中間光線,
將上述中間光線相對於上述第2折射光學系統之最終透鏡面之入射位置設為中間入射位置,
將上述中間光線之自上述圖像產生部至上述特定之聚光位置之光路長設為A,
將上述中間入射位置至上述前側焦點位置之光路長設為B,
將上述中間光線之上述圖像產生部至上述中間入射位置之光路長設為C,則滿足
0.8<|A+B|/C<1.2之關係。
若將入射至上述凹面反射面之上述緣部側光線之各者之前進方向、與沿上述基準軸之方向交叉之角度之平均值設為平均角度,
將上述第2折射光學系統之上述最終透鏡面之上述緣部側光線入射之區域設為緣部側入射區域,
則上述第2光學系統之上述前側焦點位置亦可為沿以上述平均角度相對於沿上述基準軸之方向交叉之方向,使平行光線自相反側向上述最終透鏡面之上述緣部側入射區域入射之情形之聚光位置。
上述光路長B亦可為使平行光線自相反側對上述最終透鏡面之上述緣部側入射區域入射之情形之自上述中間入射位置行進至上述後側焦點位置之光線之光路長。
上述凹面反射面亦可將入射至上述凹面反射面之上述圖像光所包含之至少一部分光線,向以90度以上之角度與沿上述基準軸之方向交叉之方向反射。
上述投射光學系統可具有第1光學零件,該第1光學零件將主表面之一部分區域作為上述第1反射面構成,於上述主表面之其他區域構成透過面。於此情形時,上述第1光學零件之上述透過面亦可作為上述第2折射光學系統發揮功能。
上述投射光學系統可具有:第2光學零件,其將主表面之一部分區域作為上述第2反射面構成,於上述主表面之其他區域構成透過面。於此情形時,上述第2光學零件之上述透過面亦可作為上述第1折射光學系統發揮功能。
上述基準軸亦可為延長上述透鏡系統所包含之最接近上述圖像產生部之透鏡之光軸之軸。
上述投射光學系統亦可構成為上述投射光學系統所包含之全部光學零件之各者之光軸與特定之基準軸一致。
上述凹面反射面可構成為旋轉對稱軸與上述基準軸一致。於此情形時,上述第1反射面及上述第2反射面之各者亦可為凹面反射面,以旋轉對稱軸與上述基準軸一致之方式構成。
上述凹面反射面、上述第1反射面、及上述第2反射面之各者可構成為光軸與上述基準軸一致。於此情形時,上述凹面反射面、上述第1反射面、或上述第2反射面之至少1者亦可為不具有旋轉對稱軸之自由曲面。
上述被投射物亦可為平面螢幕、或曲面螢幕。
上述被投射物亦可為具有圓頂形狀之曲面。
本技術之一形態之投射光學系統係投射調變自光源出射之光產生之圖像光之投射光學系統,且具備上述透鏡系統、與上述凹面反射面。
以下,一面參照圖式一面說明本技術之實施形態。
[投射型之圖像顯示裝置之概要]
對投射型之圖像顯示裝置之概要,列舉液晶投影儀為例進行簡單說明。
液晶投影儀藉由將自光源照射之光空間性調變,而形成對應於影像信號之光學像(圖像光)。
於光之調變時,使用圖像調變元件即液晶顯示元件等。例如使用具備對應於RGB各者之面板狀之液晶顯示元件(液晶面板)之三板式之液晶投影儀。
光學像藉由投射光學系統放大投影,並顯示於螢幕上。此處,投射光學系統作為與例如半視角為70°以上之超廣角對應者進行說明。當然該角度並非限定於此。
於與超廣角對應之液晶投影儀,即使為較小之投射空間亦可顯示大畫面。即,於液晶投影儀與螢幕之距離較短之情形時,亦可放大投影。
藉此發揮以下之優點。
因可靠近螢幕配置液晶投影儀,故可充分抑制來自液晶投影儀之光直接進入人之眼睛之可能性,發揮較高之安全性。
因人等之影子未映入畫面(螢幕),故可進行有效之呈現。
設置場所之選擇之自由度較高,亦可簡單設置於較窄之設置空間或障礙物較多之天花板等。
藉由設置於墻壁並使用,而與設置於天花板之情形相比,容易進行電纜之引繞等之保養。
例如可增加會場空間、教室、及會議室等設定之自由度。
圖1係用於說明超廣角對應之液晶投影儀之其他優點之概略圖。
如圖1所示,藉由於平台上設置超廣角對應之液晶投影儀1,而可於相同之平台上,投影放大之圖像2。
亦可為此種使用方法,且可有效地利用空間。
最近,隨著學校或職場等之電子黑板(Interactive White Board:電子白板)等之普及,超廣角對應之液晶投影儀之需求提高。又,於數位看板(電子廣告)等領域亦使用同樣之液晶投影儀。
例如作為電子黑板,亦可使用稱為LCD(Liquid Crystal Display:液晶顯示器)或PDP(Plasma Display Panel:電漿顯示面板)之技術。與該等技術比較,藉由使用超廣角對應之液晶投影儀,可抑制成本並提供大畫面。
另,超廣角對應之液晶投影儀亦稱為短焦點投影儀或超短焦點投影儀等。
圖2係顯示投射型之圖像顯示裝置之構成例之概略圖。
圖像顯示裝置20包含光源5、照明光學系統10、及投射光學系統15。
光源5以對照明光學系統10發出光束之方式配置。
作為光源5,使用例如高壓水銀燈等。此外,亦可使用LED(Light Emitting Diode:發光二極體)或LD(Laser Diode:雷射二極體)等固體光源。
照明光學系統10將自光源5發出之光束均一照射至成為1次像面之圖像調變元件(液晶面板P)之面上。
於照明光學系統10中,將來自光源5之光束依序通過2個複眼透鏡FL、偏光轉換元件PS、及聚光透鏡L,轉換為偏光對齊之均一光束。
通過聚光透鏡L之光束藉由反射特定之波長頻帶之光之分色鏡DM(Dichroic Mirrors),分別分離為RGB之各色成分光。
RGB之各色成分光經由全反射鏡M或透鏡L等,入射至與RGB之各色對應設置之液晶面板P(圖像調變元件)。且,藉由各液晶面板P,進行對應於影像信號之光調變。
光調變之各色成分光藉由分色稜鏡PP合成,產生圖像光。且將產生之圖像光向投射光學系統15出射。
構成照明光學系統10之光學零件等未限定,亦可使用與以上所述之光學零件不同之光學零件。
例如作為圖像調變元件,亦可取代透過型之液晶面板P,使用反射型之液晶面板或數位微鏡器件(DMD:Digital Micromirror Device)等。
又,例如,亦可取代分色稜鏡PP,使用偏光光束分光器(PBS:Polarizing Beam Splitter)、合成RGB各色之影像信號之顏色合成稜鏡、或TIR(Total Internal Reflection:全內反射)稜鏡等。
於本實施形態中,照明光學系統10相當於圖像產生部。
投射光學系統15調節自照明光學系統10出射之圖像光,向成為2次像面之螢幕進行放大投影。即,藉由投射光學系統15,調節1次像面(液晶面板P)之圖像資訊,且放大投影至2次像面(螢幕)。
<第1實施形態>
[圖像顯示系統]
圖3及圖4係顯示本技術之第1實施形態之圖像顯示系統之構成例之模式圖。
圖3係自上方觀察圖像顯示系統100之圖。
圖4係自右前側之上方傾斜觀察圖像顯示系統100之圖。
圖像顯示系統100具有曲面螢幕30、及2台圖像顯示裝置20。
曲面螢幕30包含整體形狀為曲面形狀之螢幕、及至少一部分形狀為曲面形狀之螢幕之兩者。
如圖3及圖4所示,於本實施形態中,使用自上方觀察,具有大致圓弧形狀之曲面螢幕30。曲面螢幕30設置為沿上下方向豎立,且於左右方向延伸。
曲面螢幕30之左右之端部31a及31b於前方側彎折,且配置於前後方向中大致相等之位置。曲面螢幕30之左右方向中之大致中央部分位於最後方側,成為與自上方觀察之大致圓弧形狀之頂點對應之部分。
亦可將曲面螢幕30之形狀表現為與沿上下方向豎立之圓柱之內表面之一部分大致相等之形狀。又可藉由使微小之平面區域一面相互變化角度一面連結,而構成曲面螢幕30。
曲面螢幕30之材質、尺寸、曲率半徑等具體之構成未限定,亦可任意設計。又,可藉由於自上方觀察成為圓弧形狀之基體部之內表面,接著可撓性之螢幕構件,而實現曲面螢幕30。
於本實施形態中,曲面螢幕30相當於被投射物。
2台圖像顯示裝置20包含第1圖像顯示裝置20a、及第2圖像顯示裝置20b。
第1圖像顯示裝置20a設置為於曲面螢幕30之左端部31a之上下方向中之大致中央部分,可向後方投射圖像。第1圖像顯示裝置20a於以大致圓弧狀彎曲之曲面螢幕30之左側之區域投射圖像(以下,記載為第1圖像)21a。
第2圖像顯示裝置20b設置為於曲面螢幕30之右端部31b之上下方向中之大致中央部分,可向後方投射圖像。第2圖像顯示裝置20b於以大致圓弧狀彎曲之曲面螢幕30之右側之區域投射圖像(以下,記載為第2圖像)21b。
如圖3及圖4所示,第1及第2圖像顯示裝置20a及20b以第1及第2圖像21a及21b相互重複之方式,分別投射第1及第2圖像21a及21b。
另,保持第1及第2圖像顯示裝置20a及20b之保持機構(省略圖示)亦可任意設計。
於本實施形態中,第1及第2圖像顯示裝置20a及20b內所具備之圖像調變元件(液晶面板P)包含具有長邊方向及短邊方向之矩形狀。且,藉由液晶面板P,產生構成矩形狀之圖像之圖像光。
第1及第2圖像21a及21b分別作為相互相等之矩形狀之圖像投射。且,以沿第1及第2圖像21a及21b之長邊方向(左右方向),相互重複之方式,分別投射第1及第2圖像21a及21b。
因此,於曲面螢幕30之大致中央部分,產生第1及第2圖像21a及21b相互重複之重複區域22。
於本實施形態中,於第1及第2圖像21a及21b重複之重複區域22,執行拼接處理。
藉此,連接第1及第2圖像21a及21b,作為1張圖像而合成。其結果,於沿曲面螢幕30之左右方向之大致整體區域,顯示尺寸較大之1張圖像。
拼接處理之具體之演算法等未限定,亦可使用任意拼接技術。
於圖3中,模式性圖示構成自第1圖像顯示裝置20a投射之第1圖像21a之第1圖像光23a、與第1圖像光23a所包含之像素光Ca1、Ca2、Ca3。
又於圖3中,模式性圖示構成自第2圖像顯示裝置20b投射之第2圖像21b之第1圖像光23b、與第2圖像光23b所包含之像素光Cb1、Cb2、Cb3。
另,像素光意指用於構成投射之圖像所包含之複數個像素之各者之光。典型而言,自產生並出射圖像光之圖像調變元件(液晶面板P)所包含之複數個像素之各者出射之光成為像素光。因此圖像光包含複數個像素光。
圖3所示之像素光Ca1係用於構成第1圖像21a之左端部之像素之像素光。因此,像素光Ca1相當於第1圖像光23a之左端部之光線。
像素光Ca2係用於構成第1圖像21a之右端部之像素之像素光。因此,像素光Ca2相當於第1圖像光23a之右端部之光線。
像素光Ca3係用於構成第1及第2圖像21a及21b重複之重複區域22之左端部之像素之像素光。
因此,於第1圖像光23a所包含之光線中,自像素光Ca3至Ca2之光線成為構成重複區域22之圖像光。
另一方面,於第1圖像光23a所包含之光線中,自像素光Ca1至Ca3之光線成為構成重複區域22以外之區域之圖像光。
圖3所示之像素光Cb1係用於構成第2圖像21b之右端部之像素之像素光。因此像素光Cb1相當於第2圖像光23b之右端部之光線。
像素光Cb2係用於構成第2圖像21b之左端部之像素之像素光。因此,像素光Cb2相當於第1圖像光23a之左端部之光線。
像素光Ca3係用於構成重複區域22之右端部之像素之像素光。
因此,於第2圖像光23b所包含之光線中,自像素光Cb3至Cb2之光線成為構成重複區域22之圖像光。
另一方面,於第2圖像光23b所包含之光線中,自像素光Cb1至Cb3之光線成為構成重複區域22以外之區域之圖像光。
如圖3所示,於本實施形態中,第1及第2圖像顯示裝置20a及20b以構成第1及第2圖像21a及21b相互重複之重複區域22以外之區域之圖像光不相互交叉之方式,分別投射第1及第2圖像21a及21b。
藉此,可充分抑制於接近曲面螢幕30之大致中央部分所產生之重複區域22之位置,產生站立之使用者3之影子。其結果,使用者3可自以圓弧形狀彎折之曲面螢幕30之內側之區域(例如接近重複區域22之位置),觀看合成為1張之第1及第2圖像21a及21b。
藉此,可實現非常高之對內容之投入感,並可對使用者3提供優異之視覺效果。
第1及第2圖像21a及21b重複之方向未限定。
例如,亦可以沿第1及第2圖像21a及21b之短邊方向相互重複之方式,分別投射第1及第2圖像21a及21b。
例如於圖3及圖4所示之構成例中,投射將左右方向設為短邊方向之矩形狀之第1及第2圖像21a及21b。且,亦可以沿第1及第2圖像21a及21b之短邊方向,使第1及第2圖像21a及21b重複之方式,投射第1及第2圖像21a及21b。
亦可有根據曲面螢幕30之形狀,於投射構成矩形狀之圖像之圖像光之情形時,以與矩形狀不同之形狀,顯示圖像之情形。
於此情形時,例如可規定對應於液晶面板P之長邊方向及短邊方向之方向,作為圖像之長邊方向及短邊方向。且可使複數張圖像沿長邊方向或短邊方向重複。
於本揭示中,亦可有將液晶面板P之長邊方向及短邊方向表現為圖像光之長邊方向及短邊方向之情形。
於本實施形態中,作為第1及第2圖像顯示裝置20a及20b,使用具有相互大致相等之構成之圖像顯示裝置。
以下,就第1及第2圖像顯示裝置20a及20b之投射光學系統15進行說明。
[投射光學系統]
圖5及圖6係顯示本實施形態之投射光學系統15之概略構成例之光路圖。
另,於圖6中,圖示有1個投射光學系統15、與投射曲面螢幕S之圖像之部分。
藉由使圖6之構成以相互對稱之方式組合有2個,而可實現圖3及圖4所示之具有曲面螢幕30、與第1及第2圖像顯示裝置20a及20b之圖像顯示系統100。
又於圖5及圖6中,模式性圖示照明光學系統10之液晶面板P及分色稜鏡PP。
以下,將自分色稜鏡PP出射至投射光學系統15之圖像光之出射方向設為Z方向。
又,將1次像面(液晶面板P)之橫向設為X方向,將縱向設為Y方向。該等X方向及Y方向成為與藉由圖像光構成之圖像之橫向及縱向對應之方向。
又,方便起見,有自側方觀察投射光學系統,將圖中之Z方向(圖像光之出射方向)作為左右方向,將Y方向作為上下方向進行說明之情形。
當然針對本技術之應用,並非限定圖像光之出射方向等,可任意設定圖像顯示裝置20之朝向或姿勢等。
又,於圖5及圖6中,圖示有投射光學系統15所包含之各光學零件之光學面(透鏡面或反射面等)之剖面形狀。另一方面,為了將圖示簡單化,而省略表示各光學零件之剖面之陰影線等。
投射光學系統15包含透鏡系統L、及凹面反射面Mr3。
透鏡系統L構成於藉由照明光學系統10產生之圖像光入射之位置,整體具有正折射力。
透鏡系統L將沿Z方向延伸之基準軸(以下,將該基準軸記載為光軸O)作為基準構成。
於本實施形態中,透鏡系統L構成為透鏡系統L所包含之1個以上光學零件之各者之光軸與基準軸即光軸O大致一致。
另,典型而言,光學零件之光軸係通過光學零件之光學面之中央之軸。例如,於光學零件之光學面具有旋轉對稱軸之情形時,其旋轉對稱軸相當於光軸。
亦可有僅使用以自身之光軸與光軸O一致之方式配置之光學零件之包含圖像光入射之區域即有效區域之一部分之情形。藉由使用光學零件之一部分,可謀求投射光學系統15之小型化。
於本實施形態中,光軸O係光學系統L所包含之延長最接近照明光學系統10之透鏡L11之光軸(旋轉對稱軸)之軸。即,於延長透鏡L11之光軸之軸上,配置其他光學零件。
另,圖像光由自光軸O向上方側偏移之位置,沿光軸O出射。亦可將沿光軸O之Z方向稱為透鏡系統L之光路前進方向。
如圖5所示,透鏡系統L具有第1折射光學系統L1、第1反射面Mr1、第2反射面Mr2、及第2折射光學系統L2。
第1折射光學系統L1整體具有正折射力,使藉由照明光學系統10產生之圖像光折射。
於本實施形態中,配置於最接近照明光學系統10之位置之透鏡L11之圖像光入射之入射面F1至出射配置於最接近第1反射面Mr1之位置之透鏡L12之圖像光之出射面F2,作為第1折射光學系統L1發揮功能。
第1反射面Mr1係凹面反射面,即以旋轉對稱軸與光軸O一致之方式構成之旋轉對稱非球面。
第1反射面Mr1配置於光軸O之下方側,折回並反射藉由第1折射光學系統L1折射之圖像光。具體而言,向左上方折回並反射自左側入射之圖像光。
如圖5所示於本實施形態中,以旋轉對稱軸與光軸O一致之方式,配置第1光學零件R11。
第1反射面Mr1構成於與第1光學零件R11之主表面相當之旋轉對稱非球面F3之下方側之一部分區域。相反而言,旋轉對稱非球面F3之下方側之一部分區域作為第1反射面Mr1構成。
於第1光學零件R11之旋轉對稱非球面F3之另一區域,構成透過面Tr2。
第2反射面Mr2係凹面反射面,即以旋轉對稱軸與光軸O一致之方式構成之旋轉對稱球面。
第2反射面Mr2配置於光軸O之上方側,折回藉由第1反射面Mr1反射之圖像光,並向第2折射光學系統L2反射。具體而言,向右側折回並反射自右下方入射之圖像光。
如圖5所示於本實施形態中,以旋轉對稱軸與光軸O一致之方式,配置第2光學零件R12。
第2反射面Mr2係構成於與第2光學零件R12之主表面相當之旋轉對稱面F4之上方側之一部分區域。反過來說,旋轉對稱面F4之上方側之一部分區域係作為第2反射面Mr2而構成。
於第2光學零件R12之旋轉對稱面F4之另一區域,構成透過面Tr1。
於本實施形態中,形成於第1光學零件R11之旋轉對稱非球面F3之透過面Tr2,係作為第2折射光學系統L2發揮功能。又,形成於第2光學零件R12之旋轉對稱面F4之透過面Tr1,作為第1折射光學系統L1發揮功能。
如此,藉由1個光學零件,實現作為第1反射面Mr1、與第2折射光學系統L2發揮功能之光學面(透過面Tr2)。又,實現作為第2反射面Mr2、與第1折射光學系統L1發揮功能之光學面(透過面Tr1)。
藉此,可謀求投射光學系統15之小型化。又可使組裝投射光學系統15之精度提高。
第2折射光學系統L2整體具有正折射率,使藉由第2反射面Mr2反射之圖像光折射並出射至凹面反射面Mr3。
於本實施形態中,自形成於第1光學零件R11之透過面Tr2,至配置於最接近凹面反射面Mr3之位置之透鏡L21之出射圖像光之出射面F5,係作為第2折射光學系統L2發揮功能。
透鏡L21之出射面F5,成為第2折射光學系統L2之最終透鏡面。以下,有使用相同之符號,將出射面F5記載為最終透鏡面F5之情形。
凹面反射面Mr3係以基準軸即光軸O為基準構成,並將自透鏡系統L出射之圖像光向曲面螢幕S反射。
凹面反射面Mr3係以旋轉對稱軸(光軸)與光軸O一致之方式而構成之旋轉對稱非球面,僅由可反射圖像光入射之區域即有效區域之部分構成。亦即並非配置旋轉對稱非球面之整體,而僅配置旋轉對稱非球面之必要之部分。藉此可實現裝置之小型化。
於本實施形態中,於共通之光軸O上,構成第1折射光學系統L1、第1反射面Mr1、第2反射面Mr2、第2折射光學系統L2、及凹面反射面Mr3。
因此,以延長配置於最接近照明光學系統10之位置之透鏡L11之光軸(旋轉對稱軸)之軸與各者之光軸一致之方式,構成第1折射光學系統L1、第1反射面Mr1、第2反射面Mr2、第2折射光學系統L2、及凹面反射面Mr3。
如此於本實施形態中,投射光學系統15所包含之全部光學零件之各者之光軸,係以與光軸O一致之方式構成。
藉此可縮小Y方向之尺寸,而可謀求裝置之小型化。且不限定於此,光軸自光軸O偏移之光學零件,亦可包含於投射光學系統15。
參照圖5及圖6,就圖像光之光路進行說明。
於圖5及圖6中,圖示有自分色稜鏡PP對投射光學系統15出射之圖像光中之3個像素光C1、C2、C3之光路。
另,像素光作為發散光自液晶面板P之像素出射。出射之像素光藉由投射光學系統15成像於曲面螢幕S上,作為投射圖像之像素顯示。
於本揭示中,將沿各像素光之光軸O(沿Z方向)出射之成分光稱為主光線。各像素光成像於主光線對曲面螢幕S入射之位置。
於圖5中,圖示有主光線與上下之最大發散光來作為各像素光。
像素光C1相當於自液晶面板P之中央之像素出射之像素光。
像素光C2相當於自液晶面板P之中央之最接近光軸O之像素出射之像素光。
像素光C3相當於自液晶面板P之中央之距光軸O最遠之像素出射之像素光。
即,於本實施形態中,像素光C2相當於自液晶面板P之最接近光軸O之像素出射之像素光。又,像素光C3位於自最接近光軸O之像素連結液晶面板P之中央之像素之直線上,相當於自距光軸O最遠之像素出射之像素光。
如圖5所示,由自光軸O向上方偏移之位置沿光軸O出射至投射光學系統15之圖像光於第1折射光學系統L1內與光軸O交叉對下方側行進,並入射至第1反射面Mr1。
入射至第1反射面Mr1之圖像光藉由第1反射面Mr1折回且再次與光軸O交叉並向上方側行進,入射至第2反射面Mr2。
入射至第2反射面Mr2之圖像光藉由第2反射面Mr2折回,入射至第2折射光學系統L2。
於第2折射光學系統L2內,圖像光再次與光軸O交叉且對下方側行進,向凹面反射面Mr3出射。
自第2折射光學系統L1出射之圖像光藉由凹面反射面Mr3反射至上方側,再次與光軸O交叉,向曲面螢幕S投射。
如此於本實施形態中,以與光軸O交叉之方式,構成圖像光之光路。藉此,可於光軸O之附近構成直至凹面反射面Mr3為止之圖像光之光路。其結果,可縮小Y方向之裝置之尺寸,並可謀求裝置之小型化。
又,藉由第1反射面Mr1及第2反射面Mr2之各者,折回並反射圖像光。藉此可充分確保圖像光之光路長。其結果,可縮小X方向之裝置之尺寸,並可謀求裝置之小型化。
又,於本實施形態之投射光學系統15中,於照明光學系統10所包含之分色稜鏡PP至凹面反射面Mr3之間,成像有複數張中間像(省略圖示)。中間像意指藉由圖像光構成之圖像之中間像。
藉此可以超廣角投射圖像光。例如即使於投影儀與螢幕之距離較短之情形時亦可顯示大畫面。
為藉由凹面反射面Mr3,使螢幕成像高精度之圖像,重點在於光學性且適當地修正藉由照明光學系統10產生之圖像,且導入凹面反射面Mr3。
於本實施形態中,因藉由第1反射面Mr1及第2反射面Mr2,可充分確保圖像光之光路長,故可精度較佳地進行圖像之光學性修正。即可產生適當之中間像,容易使螢幕成像高精度之圖像。
又,因充分確保光路長,故可抑制為產生適當之中間像所需之光學性負荷,並可抑制投射光學系統15所包含之各光學零件之光學性功率。其結果,可謀求各光學零件之小型化,並可實現裝置整體之小型化。
又,因於投射光學系統15內成像有複數張中間像,故可精度較佳地產生最適合之中間像。其結果,藉由凹面反射面Mr3,可使螢幕顯示精度較高之圖像。如此,藉由使用本實施形態之投射光學系統15,而可實現裝置之高性能化。
如圖5及圖6所示,於本實施形態中,藉由凹面反射面Mr3,入射至凹面反射面Mr3之圖像光所包含之至少一部分光線向以90度以上之角度與沿基準軸即光軸O之方向交叉之方向反射。
另,藉由凹面反射面Mr3反射之圖像光所包含之光線之前進方向、與沿光軸O之方向之交叉角度如以下般規定。
首先,算出沿光軸O延伸之直線、與沿藉由凹面反射面Mr3反射之光線之前進方向延伸之直線之交叉點。
將交叉點作為基準,使自該交叉點向液晶面板P側延伸之直線向光線之前進方向側旋轉。
此時,將於液晶面板P側延伸之直線與沿光線之前進方向延伸之直線一致之旋轉角度,規定為藉由凹面反射面Mr3反射之圖像光所包含之光線之前進方向、與沿光軸O之方向之交叉角度。
於本實施形態中,以藉由凹面反射面Mr3反射之圖像光所包含之至少一部分光線之上述規定之交叉角度成為90度以上之方式,設計有凹面反射面Mr3。
於圖5所示之例中,圖像光所包含之像素光C3向以90度以上之角度與沿光軸O之方向交叉之方向反射。該像素光C3之交叉角度R1成為最大之交叉角度。即,像素光C3係交叉角度最大之光線。其他光線向以小於交叉角度R1之角度相對於沿光軸O之方向交叉之方向反射。
此處,列舉像素光作為圖像光所包含之光線之例。不限定於此,像素光所包含之進而一部分光線等至少一部分光線,亦可向以90度以上之角度與沿光軸O之方向交叉之方向反射。
具備圖5及圖6所例示般之投射光學系統15之圖像顯示裝置20以於與曲面螢幕S之形狀對應之位置配置凹面反射面Mr3之方式設置。
以交叉角度變大之方式,設計凹面反射面Mr3,藉此可實現對應於曲面螢幕S之高品質之圖像顯示。
本發明者們關於使用凹面反射面Mr3之圖像顯示,著眼於圖像光所包含之各像素光之主光線,對主光線之舉動重複研討。且,針對投射光學系統15之構成,新發現以下所示之構成條件。
圖7係顯示圖像光所包含之像素光(主光線)之光路之模式圖。另,於圖7中,雖有圖示與圖5所示之投射光學系統15不同之部分,但關於像素光(主光線)之舉動同樣。
以下,於說明考察結果之後,「光線」意為「像素光」者。又,稱為「光線」或「像素光」之記載意為「像素光」之主光線者。
例如,光線(像素光)之前進方向、光線(像素光)之入射位置、藉由反射面反射之光線(像素光)之反射點、藉由反射面反射之光線(像素光)之反射角度、及光線(像素光)之光線高度等記載,意為主光線之前進方向、主光線之入射位置、主光線之反射點、主光線之反射角度、及主光線之光線高度等者。
(構成條件1)
圖8係用於說明構成條件1之模式圖。
如圖8所示,將來自基準軸即光軸O之光線高度設為h。
將與光線高度h對應之表示凹面反射面Mr3之形狀之函數Z(h)之接線之、相對於光軸高度方向之角度設為θ(h)。
如圖8所示光軸高度方向係與光軸O正交之方向(Y方向)。又,函數Z(h)之接線之斜率可由以光線高度h將函數Z(h)微分後之導函數Z’(h)算出。使用該導函數Z’(h),可算出角度θ(h)。
將光線高度h之角度θ(h)之變化量設為Δθ(h)。
將反射圖像光之凹面反射面Mr3之距光軸O最遠之反射點RPmax之光線高度h設為hmax。光線高度hmax成為於入射至凹面反射面Mr3之各光線中入射至距光軸O最遠之位置之光線之反射點之光線高度h。
於此情形時,以滿足以下關係之方式,構成投射光學系統15。
該條件式(1)係規定凹面反射面Mr3之光線高度h較大之區域(以下,記載為緣部側區域)之形狀之變化量者。具體而言,為規定光軸高度hmax至光軸高度0.9・hmax之區域之形狀之變化量者。
由凹面反射面Mr3之緣部側區域反射之光線構成投射至曲面螢幕S之圖像之緣部側區域。
於|Δθ(hmax)-Δθ(0.9・hmax)|/θ(hmax)超過條件式(1)規定之上限之情形時,凹面反射面Mr3之緣部側區域之形狀之變化量變大,投射圖像之緣部側區域之亮度(明度)與倍率之均一性降低。
於|Δθ(hmax)-Δθ(0.9・hmax)|/θ(hmax)超過條件式(1)規定之下限之情形時,即,面反射面Mr3之緣部側區域之形狀之變化量為0之情形時,投射圖像之緣部側區域之亮度與倍率之均一性亦降低。
以滿足條件式(1)之方式構成凹面反射面Mr3。即,以相對於藉由凹面反射面Mr3反射之反射點包含於光軸高度hmax至0.9・hmax之範圍之光線,凹面反射面Mr3之形狀之變化和緩之方式設計。藉此,可使投射圖像之緣部側區域之亮度與倍率之均一性提高,並可實現高品質之圖像顯示。
如圖8所示,於本實施形態中,Δθ(h)為θ(h)-θ(0.98・h)。當然,不限定於此,亦可使用表示光線高度h之角度θ(h)之變化量Δθ(h)之其他參數。
(構成條件2)
圖9係用於說明構成條件2之模式圖。
如圖9所示,將圖像光中藉由凹面反射面Mr3反射之反射點包含於較0.85・hmax大之範圍之光線,設為緣部側光線CE。
投射光學系統15以入射至凹面反射面Mr3之緣部側光線CE之各者之前進方向相互平行之方式構成。即,以入射至凹面反射面Mr3之緣部側光線CE成為平行光線之方式,構成投射光學系統15。
藉此,可使投射圖像之緣部側區域之亮度與倍率之均一性提高。
(構成條件3)
投射光學系統15以入射至凹面反射面Mr3之緣部側光線CE之光線間隔相等之方式構成。此亦稱為凹面反射面Mr3上之緣部側光線CE之各者之反射點等間隔並列。
藉此,可使投射圖像之緣部側區域之亮度與倍率之均一性提高。
該條件式(2)係規定第1反射面Mr1之功率Φ1、與第2反射面Mr2之功率Φ2之關係者。
於|Φ2/Φ1|超過條件式(2)規定之上限之情形時,由第1反射面Mr1反射之光線、與由第2反射面Mr2反射之光線干擾。
於|Φ2/Φ1|超過條件式(2)規定之下限之情形時,藉由第2反射面Mr2反射之光線未適當入射至第2折射光學系統L2。即,藉由第2反射面Mr2反射之光線未適當入射至第1光學零件R11之透過面Tr2。
藉由以滿足條件式(2)之方式構成第1反射面Mr1及第2反射面Mr2,可將圖像光適當導入至凹面反射面Mr3。藉此,可實現高品質之圖像顯示。
(構成條件5)
圖10係用於說明構成條件5之模式圖。
以滿足以下關係之方式,構成投射光學系統15。
如圖10所示,為滿足上述(構成條件2),需使第2折射光學系統L2對光線高度h變大之光線(尤其成為光線高度hmax之光線)作用較大之折射力。
於不滿足條件式(3)之情形,即,成為|Φ2|≧|Φ1|之情形時,為對光線高度hmax之光線作用較大之折射力,考慮例如圖9A所示放大設計第2反射面Mr2與第2折射光學系統L2之距離。然而,若加大第2反射面Mr2與第2折射光學系統L2之距離,則投射光學系統15大型化。
或,如圖9B所示,亦考慮增強第2折射光學系統L2之功率。然而,若第2折射光學系統L2之功率增強,則容易於投射圖像產生像差,圖像之品質降低之可能性變高。
如圖9C所示,以滿足條件式(2)之方式構成第1反射面Mr1及第2反射面Mr2。
藉此,可使光線高度hmax之光線較大地向上方側反射。因此,可自第2反射面Mr2向第2折射光學系統L2,自上方側賦予角度而出射光線高度hmax。其結果,可對光線高度hmax之光線作用較大之折射力。
因此,可滿足(構成條件2),且實現裝置之小型化及像差之抑制。相反而言,可不加大投射光學系統15,又,不於投射圖像產生像差,滿足(構成條件2)。
(構成條件6-1)
圖11~圖13係用於說明構成條件6之模式圖。
將第1折射光學系統L1、第1反射面Mr1、及第2反射面Mr2設為第1光學系統LL1。即,透鏡L11之入射面F1至第2反射面Mr2成為第1光學系統LL1。
將第2折射光學系統L2之作用於緣部側光線之部分設為第2光學系統LL2。即,於將第2折射光學系統L2中緣部側光線CE前進之部分視為1個光學系統之情形時,該光學系統成為第2光學系統LL2。
投射光學系統15以第1光學系統L1將緣部側光線CE聚光於特定之聚光位置35之方式構成。又,投射光學系統15以該聚光位置35與第2光學系統LL2之前側焦點位置36一致之方式構成。
即,投射光學系統15以第1光學系統LL2將緣部側光線CE聚光於第2光學系統LL2之前側焦點位置36之方式構成。
參照圖12,就第2光學系統LL2之前側焦點位置36進行說明。
將入射至凹面反射面Mr3之緣部側光線CE之各者之前進方向(向凹面反射面Mr3之入射方向)、與沿光軸O之方向交叉之角度之平均值設為平均角度θ1。
將第2折射光學系統L2之最終透鏡面F5之緣部側光線CE入射之區域設為緣部側入射區域37。
如圖12所示,第2光學系統LL2之前側焦點位置36係沿相對於沿光軸O之方向以平均角度θ1交叉之方向,使平行光線38自相反側對最終透鏡面F5之緣部側入射區域37入射之情形之聚光位置。
(構成條件6-2)
作為與(構成條件6-1)同等之條件,說明(構成條件6-2)。
如圖11及圖13所示,將於緣部側光線CE中藉由凹面反射面Mr3反射之反射點之光線高度h成為中間之值之光線設為中間光線40。於圖11及圖13中,中間光線40由較粗之箭頭圖示。
將中間光線40相對於第2折射光學系統L2之最終透鏡面F5之入射位置設為中間入射位置41。
將中間光線40之照明光學系統10至聚光位置35之光路長設為A。具體而言,如圖13所示,圖像調變元件(液晶面板P)至聚光位置35之光路長成為光路長A。
將中間入射位置41至前側焦點位置36之光路長設為B。如圖12所示,光路長B係使平行光線38自相反側入射至最終透鏡面F5之緣部側入射區域37之情形之自中間入射位置41行進至前側焦點位置36之光線(圖12之較粗箭頭之光線)之光路長。
將中間光線40之自照明光學系統10至中間入射位置41之光路長設為C。具體而言,如圖13所示,圖像調變元件(液晶面板P)至中間入射位置41之光路長成為光路長C。
於此情形時,以滿足以下關係之方式,構成投射光學系統15。
即,於本揭示中,若為滿足條件式(4)之範圍,則設為聚光位置35與前側焦點位置36一致,且滿足(構成條件6-1)者。
於|A+B|/C超過條件式(4)規定之上限之情形時,自第2折射光學系統L2出射之緣部側光線CE發散,未成為平行光線。
於|A+B|/C超過條件式(4)規定之下限之情形時,自第2折射光學系統L2出射之緣部側光線CE聚光,未成為平行光線。
以滿足條件式(4)之方式構成投射光學系統15。即,以聚光位置35與前側焦點位置36一致之方式,構成投射光學系統15。藉此,可滿足(構成條件2),並可使投射圖像之緣部側區域之亮度與倍率之均一性提高。
另,於本實施形態之投射光學系統15中,於照明光學系統10所包含之分色稜鏡PP與第1反射面Mr1之間,成像有第1中間像。
又,於第1反射面Mr1與第2反射面Mr2之間,成像有第2中間像。
再者,於第2折射光學系統L2與凹面反射面Mr3之間,成像有第3中間像。
且,藉由凹面反射面Mr3於螢幕成像圖像。
第1光學系統LL1將第2中間像設為邊界,稱為前段側之光學系統。又,第2光學系統LL2將第2中間像設為邊界,稱為後段側之光學系統。
當然,本技術之應用並非限定於成像此種中間像之情形。
又,於本實施形態中,自液晶面板P沿光軸O,出射緣部側光線CE。因此,藉由第1光學系統LL1聚光緣部側光線CE之聚光位置亦稱為第1光學系統LL1之後側焦點位置。
因此於本實施形態中,針對(構成條件6-1)及(構成條件6-2),亦可將聚光位置35換稱為第1光學系統LL1之後側焦點位置。
於構成本技術之投射光學系統15之後,未必滿足以上列舉之全部構成條件。若滿足上述構成條件之至少1者,則可作為本技術之投射光學系統之一實施形態發揮功能。且,可實現高品質之圖像顯示。
當然,可滿足全部構成條件。或可以滿足任意2者以上之構成條件之方式,構成投射光學系統15。
條件式(1)(2)(4)之各者之下限值及上限值並非限定於上述之值。例如,亦可根據照明光學系統10或投射光學系統15等構成,適當變更各值。例如亦可選擇上述範圍內所含之任意值作為下限值及上限值,且重新作為最適合之範圍設定。
針對如以上般構成之投射光學系統15,列舉具體之數值例進行簡單之說明。
圖14係顯示關於圖像投影之參數之一例之表。
圖15係用於說明圖14所示之參數之模式圖。
投射光學系統15之1次像面側之數值孔徑NA(Numerical Aperture)為0.127。
圖像調變元件(液晶面板P)之橫向及縱向之長度(H×VSp)為15.6 mm及8.7 mm。
圖像調變元件之中心位置(Chp)係上方與光軸O距5.6 mm之位置。
1次像面側之像圈(imc)為ϕ26.3 mm。
如圖15所示,自液晶面板P之中央之像素出射如圖5等所示之像素光C1(使用相同之符號設為像素C1)。
自液晶面板P之中央之最接近光軸O之像素出射像素光C2(使用相同之符號設為像素C2)。
自液晶面板P之中央之距光軸O最遠之像素出射像素光C3(使用相同之符號設為像素C3)。
針對關於緣部側光線CE之構成條件,可以使用像圈(imc)規定之光線,列舉同樣之構成條件。
例如圖16所示,相對於最大像高之像圈(imc),規定74%之像高之像圈(0.74・imc)。
將自74%之像高之像圈至最大像高之像圈(imc)之區域(圖中之灰色表示之區域)出射之光線設為高像高出射光線。
針對高像高出射光線,列舉以下之構成條件。
投射光學系統15以高像高出射光線成為平行光線並入射至凹面反射面Mr3之方式構成(對應於構成條件2之條件)。
投射光學系統15以高像高出射光線以相等之光線間隔入射至凹面反射面Mr3之方式構成(對應於構成條件3之條件)。
於第1光學系統LL1、及第2折射光學系統L2之作用於高像高出射光線之部分中,如圖13例示般,聚光位置35與前側焦點位置36一致(對應於構成條件6-1之條件)。
於第1光學系統LL1、及第2折射光學系統L2之作用於高像高出射光線之部分中,滿足條件式(4)(對應於構成條件6-2之條件)。
藉由以滿足關於該等高像高出射光線之構成條件之方式構成投射光學系統15,而發揮與上述同樣之效果。即,可使投射圖像之緣部側區域之亮度與倍率之均一性提高,且可實現高品質之圖像顯示。
另,若有高像高出射光線群與緣部側光線群成為相同之光線群之情形,則亦有成為不同之光線群之情形。
圖17係圖像顯示裝置之透鏡資料。
於圖17,顯示有關於1次像面(P)側向2次像面(S)側配置之1~33之光學零件(透鏡面)、曲面螢幕S之資料。
作為各光學零件(透鏡面)之資料,記載有曲率半徑(mm)、芯厚d(mm)、d線(587.56 nm)之折射率nd、及d線之阿貝數vd。針對曲面螢幕S,記載有曲率半徑(mm)。
另,具有非球面之光學零件,依據以下之式。
圖18係顯示投射光學系統所包含之光學零件之非球面係數之一例之表。
於圖18,分別顯示關於圖17中附設*記號之非球面之各光學零件19、20、21、23、24、及33之非球面係數。圖例之非球面係數係對應於上述(數1)式者。
另,於本實施形態中,(數1)式相當於與光線高度對應之表示凹面反射面Mr3之形狀之函數Z(h)。
於(數1)式,使用輸入光線高度h之情形之垂度Z作為表示對應於光線高度之凹面反射面Mr3之形狀之參數。另,「垂度」意指通過面頂點豎立與光軸垂直之平面時之其平面與透鏡面上之點之光軸方向之距離。
另,以光線高度將函數Z(h)微分後之導函數Z’(h)(=dZ/dh)成為以下之式。
藉由該式,算出光線高度h之與凹面反射面Mr3相接之直線之斜率。即,可算出函數Z(h)之接線相對於光軸高度方向之角度θ(h)。
圖19係顯示光線高度h、與Δθ(h)/θ(hmax)之關係之圖表。
另,將光軸O之光線高度h設為0,將光線高度hmax設為1,於對光線高度h進行正規化後進行運算。
距離光軸O之光線高度0.9~1.00之範圍內,Δθ(h)/θ(hmax)和緩變化。
該情況意指凹面反射面Mr3之光線高度自(0.9・hmax)至(hmax)之緣部側區域,形狀之變化和緩。即,意指相對於反射點自(0.9・hmax)至(hmax)之光線,反射面之形狀之變化和緩。
藉此,可使投射圖像之緣部側區域之亮度與倍率之均一性提高,並可實現高品質之圖像顯示。
另,條件式(1)之|Δθ(hmax)-Δθ(0.9・hmax)|/θ(hmax)成為圖19所示之圖表之光線高度1.00之值、與光線高度0.9之值之差。
圖20係顯示於本實施形態中,上述條件式(1)(2)(4)所使用之參數之數值之表。
成為此種結果,可知滿足條件式(1)(2)(4)。另,亦滿足條件式(3)。
又,於本實施形態中,滿足全部構成條件1~6。
另,於本實施形態中,對於自59%之像高之像圈至最大像高之像圈(imc)之區域出射之光線,條件式(4)成立。因此,亦可規定該光線作為高像高出射光線。
以上,於本實施形態之圖像顯示裝置20中,向被投射物反射圖像光之凹面反射面Mr3之形狀係如以上般設計。藉此可實現高品質之圖像顯示。
又,於本實施形態之圖像顯示裝置20中,藉由凹面反射面Mr3,圖像光之至少一部分光線,向以90度以上之角度與沿構成投射光學系統15且成為基準之光軸O之方向交叉之方向反射。藉此,例如可對應於圖像向曲面螢幕S等之投射,並可實現高品質之圖像顯示。
例如,考量將相同之圖像光分別投射至平面螢幕與曲面螢幕之情形。於是,理所當然顯示於平面螢幕之圖像、與顯示於曲面螢幕之圖像會成為相互不同之形狀。若將顯示於平面螢幕之圖像設想為基準,則顯示於曲面螢幕之圖像為失真之圖像。
因此,為於曲面螢幕適當地顯示圖像,而必須對圖像信號執行電性之修正處理。其修正量雖取決於曲面螢幕之形狀,但大多情形為較大者,且有產生圖像之畫質降低等之可能性。
又,為於曲面螢幕之較廣之範圍內顯示圖像,而必須將圖像顯示裝置設置於遠離曲面螢幕之位置。其結果,對觀看圖像之使用者而言,圖像顯示裝置之存在過於顯眼,導致損及對內容之投入感。又,由於使用者之影子出現之區域變大,故使用者可移動之區域變小。其結果,難以提供優異之視聽環境。
於本實施形態之圖像顯示系統100中,將可藉由凹面反射面Mr3反射之範圍設計得較廣,係相對於作為基準之光軸O為90度以上。其結果,可抑制光學性顯示於曲面螢幕S之圖像之失真。其結果,可充分抑制對於圖像信號之電性修正量。其結果,可以較高之畫質顯示圖像。
又,如圖3所例示,因可自接近曲面螢幕S之位置至曲面螢幕S之較廣之範圍內投射圖像,故藉由第1及第2圖像顯示裝置20a及20b之存在,可充分抑制使用者3對內容之投入感受到妨礙之情況。又,因可縮小使用者3之影子出現之區域,故可加大使用者3可移動之區域。其結果,可提供非常優異之視聽環境。
<第2實施形態>
就本技術之第2實施形態之圖像顯示系統進行說明。
於其之後之說明中,對與上述實施形態說明之圖像顯示系統100、及圖像顯示裝置20之構成及作用同樣之部分,省略或簡化其說明。
圖21及圖22係顯示第2實施形態之投射光學系統215之概略構成例之光路圖。
圖23係圖像顯示裝置之透鏡資料。
圖24係顯示投射光學系統所包含之光學零件之非球面係數之一例之表。
圖25係顯示光線高度h、與Δθ(h)/θ(hmax)之關係之圖表。
另,關於圖像投影之參數係與第1實施形態同樣,為圖14所示之數值。
於本實施形態之投射光學系統215中,藉由凹面反射面Mr3,將入射至凹面反射面Mr3之圖像光所包含之至少一部分光線,向以90度以上之角度與沿基準軸即光軸O之方向交叉之方向反射。
藉此,可實現與曲面螢幕S對應之高品質之圖像顯示。
圖26係顯示於本實施形態中,上述條件式(1)(2)(4)所使用之參數之數值之表。
成為此種結果,可知滿足條件式(1)(2)(4)。另,亦滿足條件式(3)。
又,於本實施形態之投射光學系統215中,滿足全部構成條件1~6。
藉此,可使投射圖像之緣部側區域之亮度與倍率之均一性提高,並可實現高品質之圖像顯示。
另,於本實施形態中,相對於自59%之像高之像圈至最大像高之像圈(imc)之區域出射之光線,條件式(4)成立。因此,亦可將該光線規定為高像高出射光線。
<第3實施形態>
圖27及圖28係顯示第3實施形態之投射光學系統315之概略構成例之光路圖。
圖29係顯示關於圖像投影之參數之一例之表。
圖30係圖像顯示裝置之透鏡資料。
圖31係顯示投射光學系統所包含之光學零件之非球面係數之一例之表。
圖32係顯示光線高度h、與Δθ(h)/θ(hmax)之關係之圖表。
於本實施形態中,向平面螢幕S’投射圖像光。
投射光學系統315之凹面反射面Mr3將入射至凹面反射面Mr3之圖像光所包含之光線向以未達90度之角度與沿光軸O之方向交叉之方向反射。
對此種圖像顯示裝置亦可應用本技術。
圖33係顯示於本實施形態中,上述條件式(1)(2)(4)所使用之參數之數值之表。
成為此種結果,可知滿足條件式(1)(2)(4)。另,亦滿足條件式(3)。
又,於本實施形態之投射光學系統315中,滿足全部構成條件1~6。
藉此,可使投射圖像之緣部側區域之亮度與倍率之均一性提高,並可實現高品質之圖像顯示。
另,於本實施形態中,相對於藉由凹面反射面Mr3反射之反射點包含於較0.82・hmax大之範圍之光線,條件式(4)成立。因此,亦可將該光線規定為緣部側光線。
又,於本實施形態中,相對於自71%之像高之像圈至最大像高之像圈(imc)之區域出射之光線,條件式(4)成立。因此,亦可將該光線規定為高像高出射光線。
<第4實施形態>
圖34及圖35係顯示第4實施形態之投射光學系統415之概略構成例之光路圖。
圖36係顯示關於圖像投影之參數之一例之表。
圖37係圖像顯示裝置之透鏡資料。
圖38係顯示投射光學系統所包含之光學零件之非球面係數之一例之表。
圖39係顯示光線高度h、與Δθ(h)/θ(hmax)之關係之圖表。
於本實施形態中,亦向平面螢幕S’投射圖像光。
投射光學系統415之凹面反射面Mr3將入射至凹面反射面Mr3之圖像光所包含之光線向以未達90度之角度與沿光軸O之方向交叉之方向反射。
圖40係顯示於本實施形態中,上述條件式(1)(2)(4)所使用之參數之數值之表。
成為此種結果,可知滿足條件式(1)(2)(4)。另,亦滿足條件式(3)。
又,於本實施形態之投射光學系統315中,滿足全部構成條件1~6。
藉此,可使投射圖像之緣部側區域之亮度與倍率之均一性提高,且可實現高品質之圖像顯示。
另,於本實施形態中,相對於藉由凹面反射面Mr3反射之反射點包含於較0.78・hmax大之範圍之光線,條件式(4)成立。因此,亦可將該光線規定為緣部側光線。
<其他實施形態>
本技術不限定於以上說明之實施形態,亦可實現其他各種實施形態。
圖41及圖42係顯示其他實施形態之圖像顯示系統之構成例之模式圖。
於圖41所示之圖像顯示系統500中,使用具有圓頂形狀之曲面螢幕S。另,圓頂形狀未限定於半球形狀,包含可遍及周圍360度覆蓋上方之任意形狀。
具有圓頂形狀之曲面螢幕S亦稱為圓頂螢幕。
如圖41A~C所示,以於圓頂形狀之曲面螢幕S之下方,沿左右方向相互對向之方式,設置第1及第2圖像顯示裝置520a及520b。
第1及第2圖像顯示裝置520a及520b設置為可向上方投射第1及第2圖像521a及521b。
第1及第2圖像521a及521b以沿長邊方向(左右方向)相互重複之方式投射。
因此,於曲面螢幕S之頂點部分,產生第1及第2圖像521a及521b相互重複之重複區域522。將重複區域522作為基準執行拼接處理,顯示尺寸較大之1張圖像。
藉由使用上述說明之本技術之圖像顯示裝置,作為第1及第2圖像顯示裝置520a及520b,可實現對應於圓頂形狀之高品質之圖像顯示,並可提供優異之視聽環境。
於圖42所示之圖像顯示系統600中,於圓頂形狀之曲面螢幕S之下方,沿圓周等間隔地配置第1~第3圖像顯示裝置620a~620b。
第1~第3圖像顯示裝置620a~620c被設置為可向上方投射第1~第3圖像621a~621c。
如圖42B所示,作為第1~第3圖像621a~621c,投射用於構成矩形狀之圖像之圖像光。
於圖42B,模式性圖示第1~第3圖像621a~621c之各者為矩形狀,但顯示於曲面螢幕S之形狀成為與矩形狀不同之形狀。
第1~第3圖像621a及621b以於相對於曲面螢幕S之頂點相互對稱之位置,相互重複之方式投射。且於重複區域622a~622c執行拼接處理,顯示尺寸較大之1張圖像。
藉由使用上述說明之本技術之圖像顯示裝置,作為第1~第3圖像顯示裝置620a~620c,可實現對應於圓頂形狀之高品質之圖像顯示,並可提供優異之視聽環境。
如此本技術於使用3台以上圖像顯示裝置之情形時亦可應用。
作為於螢幕反射圖像光之凹面反射面,亦可使用不具有旋轉對稱軸之自由曲面。
於此情形時,例如使凹面反射面之光軸(例如通過光學面中央之軸)、與構成透鏡系統之後成為基準之基準軸一致。藉此可發揮與上述同樣之效果。
又,針對第1反射面及第2反射面,可使用不具有旋轉對稱軸之自由曲面。即,凹面反射面、第1反射面、或第2反射面之至少1者亦可為不具有旋轉對稱軸之自由曲面。
被投射物未限定於曲面螢幕。於圖像對平台或建築物等之墻壁、任意被投射物之顯示時,可應用本技術。尤其可實現與具有曲面形狀之被投射物對應之高品質之圖像顯示。
參照各圖式說明之圖像顯示系統、圖像顯示裝置、投射光學系統、凹面反射面、及螢幕等各構成僅為一實施形態,可於不脫離本技術之主旨之範圍內進行任意變形。即,可採用用於實施本技術之其他任意構成或演算法等。
於本揭示中,於使用「略」之語句之情形時,僅為便於理解說明而使用,於使用/不使用「略」之語句時,並無特別之語義。
即,於本揭示中,「中心」「中央」「均一」「一致」「相等」「相同」「正交」「平行」「對稱」「延伸」「軸向」「圓柱形狀」「圓筒形狀」「環形狀」「圓環形狀」等之規定形狀、尺寸、對比關係、位置關係、及狀態等之概念,設為包含「實質中心」「實質中央」「實質均一」「實質一致」「實質相等」「實質相同」「實質正交」「實質平行」「實質對稱」「實質延伸」「實質軸向」「實質圓柱形狀」「實質圓筒形狀」「實質環形狀」「實質圓環形狀」等之概念。
例如亦包含將「完全中心」「完全中央」「完全均一」「完全一致」「完全相等」「完全相同」「完全正交」「完全平行」「完全對稱」「完全延伸」「完全軸向」「完全圓柱形狀」「完全圓筒形狀」「完全環形狀」「完全圓環形狀」等包含於作為基準之特定範圍(例如±10%之範圍)之狀態。
因此,即使於未附加「略」之語句之情形時,亦可包含所謂附加「略」而表現之概念。相反,針對附加「略」表現之狀態,並非排除完全之狀態。
於本揭示中,使用「較A大」「較A小」所謂之「較」之表現,係包括性地包含有包含與A同等之情形之概念、與不包含與A同等之情形之概念之兩者的表現。例如「較A大」不限定於未含與A同等之情形,亦包含「A以上」。又,「較A小」不限定於「未達A」,亦包含「A以下」。
於實施本技術時,為發揮上述說明之效果,只要根據「較A大」及「較A小」所包含之概念適當採用具體之設定等即可。
亦可使以上說明之本技術之特徵部分中至少2個特徵部分組合。即,各實施形態說明之各種特徵部分並無各實施形態之區分,可任意組合。又,上述記載之各種效果僅為例示並非限定者,又,可發揮其他效果。
另,本技術亦可採用以下之構成。
(1)
一種圖像顯示裝置,其具備:
光源;
圖像產生部,其調變自上述光源出射之光並產生圖像光;及
投射光學系統,其具有:
透鏡系統,其於上述產生之圖像光入射之位置以基準軸為基準構成,且整體具有正折射力;及
凹面反射面,其以上述基準軸為基準構成,且將自上述透鏡系統出射之上述圖像光向被投射物反射;且
該圖像顯示裝置構成為,
若將距上述基準軸之光線高度設為h,
將對應於上述光線高度h之表示上述凹面反射面之形狀之函數Z(h)之接線之對光軸高度方向之角度設為θ(h),
將上述光線高度h之上述角度θ(h)之變化量設為Δθ(h),
將反射上述圖像光之上述凹面反射面之距上述基準軸最遠之反射點之光線高度h設為hmax,則滿足
0<|Δθ(hmax)-Δθ(0.9・hmax)|/θ(hmax)<0.056之關係。
(2)如(1)之圖像顯示裝置,其中
上述Δθ(h)為θ(h)-θ(0.98・h)。
(3)如(1)或(2)之圖像顯示裝置,其中
若將上述圖像光中,藉由上述凹面反射面反射之反射點包含於較0.85・hmax大之範圍之光線,設為緣部側光線,
則上述投射光學系統構成為入射至上述凹面反射面之上述緣部側光線之各者之前進方向相互平行。
(4)如(3)之圖像顯示裝置,其中
上述投射光學系統構成為入射至上述凹面反射面之上述緣部側光線之光線間隔相等。
(5)如(1)至(4)中任一項之圖像顯示裝置,其中
上述透鏡系統具有:
第1折射光學系統,其整體具有正折射力,使上述產生之圖像光折射;
第1反射面,其使藉由上述第1折射光學系統折射之上述圖像光折回並反射;
第2反射面,其使藉由上述第1反射面反射之上述圖像光折回並反射;及
第2折射光學系統,其整體具有正折射力,使藉由上述第2反射面反射之上述圖像光折射並出射至上述凹面反射面;且
該圖像顯示裝置構成為,
若將上述第1反射面之功率設為Φ1,
將上述第2反射面之功率設為Φ2,則滿足
0.1<|Φ2/Φ1|<1.2之關係。
(6)如(5)之圖像顯示裝置,其中
構成為滿足
|Φ2|<|Φ1|之關係。
(7)如(5)或(6)之圖像顯示裝置,其中
若將上述第1折射光學系統、上述第1反射面、及上述第2反射面設為第1光學系統,
將上述第2折射光學系統之作用於上述緣部側光線之部分設為第2光學系統,
則上述第1光學系統使上述緣部側光線聚光於特定之聚光位置,
上述特定之聚光位置與上述第2光學系統之前側焦點位置一致。
(8)如(7)之圖像顯示裝置,其中
若將於上述緣部側光線中,藉由上述凹面反射面反射之反射點之光線高度成為中間之值之光線設為中間光線,
將上述中間光線對上述第2折射光學系統之最終透鏡面之入射位置設為中間入射位置,
將上述中間光線之自上述圖像產生部至上述特定之聚光位置之光路長設為A,
將上述中間入射位置至上述前側焦點位置之光路長設為B,
將上述中間光線之上述圖像產生部至上述中間入射位置之光路長設為C,則構成為滿足
0.8<|A+B|/C<1.2之關係。
(9)如(8)之圖像顯示裝置,其中
若將入射至上述凹面反射面之上述緣部側光線之各者之前進方向、與沿上述基準軸之方向交叉之角度之平均值設為平均角度,
將上述第2折射光學系統之上述最終透鏡面之上述緣部側光線入射之區域設為緣部側入射區域,
則上述第2光學系統之上述前側焦點位置為沿相對於沿上述基準軸之方向以上述平均角度交叉之方向,使平行光線自相反側對上述最終透鏡面之上述緣部側入射區域入射之情形之聚光位置。
(10)如(9)之圖像顯示裝置,其中
上述光路長B為使平行光線自相反側對上述最終透鏡面之上述緣部側入射區域入射之情形之自上述中間入射位置行進至上述後側焦點位置之光線之光路長。
(11)如(1)至(10)中任一項之圖像顯示裝置,其中
上述凹面反射面將入射至上述凹面反射面之上述圖像光所包含之至少一部分光線,向以90度以上之角度與沿上述基準軸之方向交叉之方向反射。
(12)如(1)至(11)中任一項之圖像顯示裝置,其中
上述投射光學系統具有第1光學零件,該第1光學零件將主表面之一部分區域作為上述第1反射面構成,於上述主表面之其他區域構成透過面;
上述第1光學零件之上述透過面作為上述第2折射光學系統發揮功能。
(13)如(1)至(12)中任一項之圖像顯示裝置,其中
上述投射光學系統具有:第2光學零件,其將主表面之一部分區域作為上述第2反射面構成,於上述主表面之其他區域構成透過面;
上述第2光學零件之上述透過面作為上述第1折射光學系統發揮功能。
(14)如(1)至(13)中任一項之圖像顯示裝置,其中
上述基準軸為延長上述透鏡系統所包含之最接近上述圖像產生部之透鏡之光軸之軸。
(15)如(1)至(14)中任一項記載之圖像顯示裝置,其中
上述投射光學系統構成為上述投射光學系統所包含之全部光學零件之各者之光軸與特定之基準軸一致。
(16)如(1)至(15)中任一項之圖像顯示裝置,其中
上述凹面反射面構成為旋轉對稱軸與上述基準軸一致;
上述第1反射面及上述第2反射面之各者為凹面反射面,以旋轉對稱軸與上述基準軸一致之方式構成。
(17)如(1)至(15)中任一項之圖像顯示裝置,其中
上述凹面反射面、上述第1反射面、及上述第2反射面之各者構成為光軸與上述基準軸一致;
上述凹面反射面、上述第1反射面、或上述第2反射面之至少1者為不具有旋轉對稱軸之自由曲面。
(18)如(1)至(17)中任一項之圖像顯示裝置,其中
上述被投射物為平面螢幕、或曲面螢幕。
(19)如(1)至(17)中任一項之圖像顯示系統,其中
上述被投射物為具有圓頂形狀之螢幕。
(20)
一種投射光學系統,其係投射將自光源出射之光調變而產生之圖像光者,且具備:
透鏡系統,其於上述產生之圖像光入射之位置以基準軸為基準構成,且整體具有正折射力;及
凹面反射面,其以上述基準軸為基準構成,將自上述透鏡系統出射之上述圖像光向被投射物反射;且
該投射光學系統構成為,
若將距上述基準軸之光線高度設為h,
將對應於上述光線高度h之表示上述凹面反射面之形狀之函數Z(h)之接線之、相對於光軸高度方向之角度設為θ(h),
將上述光線高度h之上述角度θ(h)之變化量設為Δθ(h),
將反射上述圖像光之上述凹面反射面之距上述基準軸最遠之反射點之光線高度h設為hmax,則滿足
0<|Δθ(hmax)-Δθ(0.9・hmax)|/θ(hmax)<0.056之關係。
1:液晶投影儀
2:圖像
3:使用者
5:光源
10:照明光學系統
15:投射光學系統
20:圖像顯示裝置
20a:第1圖像顯示裝置
20b:第2圖像顯示裝置
21a:第1圖像
21b:第2圖像
22:重複區域
23a:第1圖像光
23b:第2圖像光
30:曲面螢幕
31a:左端部
31b:右端部
35:聚光位置
36:前側焦點位置
37:緣部側入射區域
38:平行光線
40:中間光線
41:中間入射位置
100:圖像顯示系統
215:投射光學系統
315:投射光學系統
415:投射光學系統
500:圖像顯示系統
520a:第1圖像顯示裝置
520b:第2圖像顯示裝置
521a:第1圖像
521b:第2圖像
522:重複區域
600:圖像顯示系統
620a:第1圖像顯示裝置
620b:第2圖像顯示裝置
620c:第3圖像顯示裝置
621a:第1圖像
621b:第2圖像
621c:第3圖像
622a:重複區域
622b:重複區域
622c:重複區域
C1:像素光
C2:像素光
C3:像素光
Ca1:像素光
Ca2:像素光
Ca3:像素光
Cb1:像素光
Cb2:像素光
Cb3:像素光
CE:緣部側光線
Chp:中心位置
DM:分色鏡
F1:入射面
F2:出射面
F3:旋轉對稱非球面
F4:旋轉對稱面
F5:出射面
FL:複眼透鏡
H:長度
h:光線高度
hmax:光線高度
imc:像圈
L:透鏡
L1:第1折射光學系統
L2:第2折射光學系統
L11:透鏡
L12:透鏡
L21:透鏡
LL1:第1光學系統
LL2:第2光學系統
M:全反射鏡
Mr1:第1反射面
Mr2:第2反射面
Mr3:第3反射面
O:光軸
P:液晶面板
PP:分色稜鏡
PS:偏光轉換元件
R1:交叉角度
R11:第1光學零件
R12:第2光學零件
RPmax:反射點
S:曲面螢幕
S’:平面螢幕
Tr1:透過面
Tr2:透過面
VSp:長度
θ:角度
θ1:平均角度
Φ1:功率
Φ2:功率
圖1係用於說明超廣角對應之液晶投影儀之其他優點之概略圖。
圖2係顯示投射型之圖像顯示裝置之構成例之概略圖。
圖3係顯示第1實施形態之圖像顯示系統之構成例之模式圖。
圖4係顯示第1實施形態之圖像顯示系統之構成例之模式圖。
圖5係顯示第1實施形態之投射光學系統之概略構成例之光路圖。
圖6係顯示第1實施形態之投射光學系統之概略構成例之光路圖。
圖7係顯示圖像光所包含之像素光(主光線)之光路之模式圖。
圖8係用於說明構成條件1之模式圖。
圖9係用於說明構成條件2之模式圖。
圖10A~C係用於說明構成條件5之模式圖。
圖11係用於說明構成條件6之模式圖。
圖12係用於說明構成條件6之模式圖。
圖13係用於說明構成條件6之模式圖。
圖14係顯示關於圖像投影之參數之一例之表。
圖15係用於說明圖7所示之參數之模式圖。
圖16係用於就高像高出射光線進行說明之模式圖。
圖17係圖像顯示裝置之透鏡資料。
圖18係顯示投射光學系統所包含之光學零件之非球面係數之一例之表。
圖19係顯示光線高度h、與Δθ(h)/θ(hmax)之關係之圖表。
圖20係顯示條件式(1)(2)(4)所使用之參數之數值之表。
圖21係顯示第2實施形態之投射光學系統之概略構成例之光路圖。
圖22係顯示第2實施形態之投射光學系統之概略構成例之光路圖。
圖23係圖像顯示裝置之透鏡資料。
圖24係顯示投射光學系統所包含之光學零件之非球面係數之一例之表。
圖25係顯示光線高度h、與Δθ(h)/θ(hmax)之關係之圖表。
圖26係顯示條件式(1)(2)(4)所使用之參數之數值之表。
圖27係顯示第3實施形態之投射光學系統之概略構成例之光路圖。
圖28係顯示第3實施形態之投射光學系統之概略構成例之光路圖。
圖29係顯示關於圖像投影之參數之一例之表。
圖30係圖像顯示裝置之透鏡資料。
圖31係顯示投射光學系統所包含之光學零件之非球面係數之一例之表。
圖32係顯示光線高度h、與Δθ(h)/θ(hmax)之關係之圖表。
圖33係顯示條件式(1)(2)(4)所使用之參數之數值之表。
圖34係顯示第4實施形態之投射光學系統之概略構成例之光路圖。
圖35係顯示第4實施形態之投射光學系統之概略構成例之光路圖。
圖36係顯示關於圖像投影之參數之一例之表。
圖37係圖像顯示裝置之透鏡資料。
圖38係顯示投射光學系統所包含之光學零件之非球面係數之一例之表。
圖39係顯示光線高度h、與Δθ(h)/θ(hmax)之關係之圖表。
圖40係顯示條件式(1)(2)(4)所使用之參數之數值之表。
圖41A~C係顯示其他實施形態之圖像顯示系統之構成例之模式圖。
圖42A、B係顯示其他實施形態之圖像顯示系統之構成例之模式圖。
15:投射光學系統
C2:像素光
C3:像素光
F1:入射面
F2:出射面
F3:旋轉對稱非球面
F4:旋轉對稱面
F5:出射面
L:透鏡系統
L1:第1折射光學系統
L2:第2折射光學系統
L11:透鏡
L12:透鏡
L21:透鏡
Mr1:第1反射面
Mr2:第2反射面
Mr3:凹面反射面
O:光軸
P:液晶面板
PP:分色稜鏡
R11:第1光學零件
R12:第2光學零件
RPmax:反射點
Tr1:透過面
Tr2:透過面
Claims (20)
- 一種圖像顯示裝置,其包含: 光源; 圖像產生部,其調變自上述光源出射之光並產生圖像光;及 投射光學系統,其包含: 透鏡系統,其於上述產生之圖像光入射之位置以基準軸為基準構成,且整體具有正折射力;及 凹面反射面,其以上述基準軸為基準構成,且將自上述透鏡系統出射之上述圖像光,向被投射物反射;且 該圖像顯示裝置構成為: 若將距上述基準軸之光線高度設為h, 將對應於上述光線高度h之表示上述凹面反射面之形狀之函數Z(h)之接線之、相對於光軸高度方向之角度設為θ(h), 將上述光線高度h之上述角度θ(h)之變化量設為Δθ(h), 將反射上述圖像光之上述凹面反射面之距上述基準軸最遠之反射點之光線高度h設為hmax,則滿足 0<|Δθ(hmax)-Δθ(0.9・hmax)|/θ(hmax)<0.056之關係。
- 如請求項1之圖像顯示裝置,其中 上述Δθ(h)為θ(h)-θ(0.98・h)。
- 如請求項1之圖像顯示裝置,其中 若將上述圖像光中,藉由上述凹面反射面反射之反射點包含於較0.85・hmax大之範圍之光線,設為緣部側光線, 則上述投射光學系統構成為入射至上述凹面反射面之上述緣部側光線之各者之前進方向相互平行。
- 如請求項3之圖像顯示裝置,其中 上述投射光學系統構成為入射至上述凹面反射面之上述緣部側光線之光線間隔相等。
- 如請求項1之圖像顯示裝置,其中 上述透鏡系統包含: 第1折射光學系統,其整體具有正折射力,使上述產生之圖像光折射; 第1反射面,其使藉由上述第1折射光學系統折射之上述圖像光折回並反射; 第2反射面,其使藉由上述第1反射面反射之上述圖像光折回並反射;及 第2折射光學系統,其整體具有正折射力,使藉由上述第2反射面反射之上述圖像光折射並出射至上述凹面反射面;且 該圖像顯示裝置構成為: 若將上述第1反射面之功率設為Φ1, 將上述第2反射面之功率設為Φ2,則滿足 0.1<|Φ2/Φ1|<1.2之關係。
- 如請求項5之圖像顯示裝置,其中 構成為滿足 |Φ2|<|Φ1|之關係。
- 如請求項5之圖像顯示裝置,其中 若將上述第1折射光學系統、上述第1反射面、及上述第2反射面設為第1光學系統, 將上述第2折射光學系統之作用於上述緣部側光線之部分設為第2光學系統, 則上述第1光學系統使上述緣部側光線聚光於特定之聚光位置, 上述特定之聚光位置,係與上述第2光學系統之前側焦點位置一致。
- 如請求項7之圖像顯示裝置,其中 若將於上述緣部側光線中,藉由上述凹面反射面反射之反射點之光線高度成為中間之值之光線,設為中間光線, 將上述中間光線對上述第2折射光學系統之最終透鏡面之入射位置,設為中間入射位置, 將上述中間光線之自上述圖像產生部至上述特定之聚光位置之光路長設為A, 將自上述中間入射位置至上述前側焦點位置之光路長設為B, 將上述中間光線之自上述圖像產生部至上述中間入射位置之光路長設為C,則構成為滿足 0.8<|A+B|/C<1.2之關係。
- 如請求項8之圖像顯示裝置,其中 若將入射至上述凹面反射面之上述緣部側光線之各者之前進方向、與沿上述基準軸之方向交叉之角度之平均值設為平均角度, 將上述第2折射光學系統之上述最終透鏡面之上述緣部側光線入射之區域,設為緣部側入射區域, 則上述第2光學系統之上述前側焦點位置,為沿相對於沿上述基準軸之方向以上述平均角度交叉之方向,使平行光線自相反側對上述最終透鏡面之上述緣部側入射區域入射之情形之聚光位置。
- 如請求項9之圖像顯示裝置,其中 上述光路長B為使平行光線自相反側對上述最終透鏡面之上述緣部側入射區域入射之情形之、自上述中間入射位置行進至上述後側焦點位置之光線之光路長。
- 如請求項1之圖像顯示裝置,其中 上述凹面反射面,將入射至上述凹面反射面之上述圖像光所包含之至少一部分光線,向以90度以上之角度與沿上述基準軸之方向交叉之方向反射。
- 如請求項1之圖像顯示裝置,其中 上述投射光學系統包含第1光學零件,該第1光學零件將主表面之一部分區域作為上述第1反射面構成,於上述主表面之其他區域構成透過面; 上述第1光學零件之上述透過面,係作為上述第2折射光學系統發揮功能。
- 如請求項1之圖像顯示裝置,其中 上述投射光學系統包含第2光學零件,該第2光學零件將主表面之一部分區域作為上述第2反射面構成,於上述主表面之其他區域構成透過面; 上述第2光學零件之上述透過面,係作為上述第1折射光學系統發揮功能。
- 如請求項1之圖像顯示裝置,其中 上述基準軸為延長上述透鏡系統所包含之最接近上述圖像產生部之透鏡之光軸之軸。
- 如請求項1之圖像顯示裝置,其中 上述投射光學系統係構成為上述投射光學系統所包含之全部光學零件之各者之光軸,與特定之基準軸一致。
- 如請求項1之圖像顯示裝置,其中 上述凹面反射面構成為旋轉對稱軸與上述基準軸一致; 上述第1反射面及上述第2反射面之各者為凹面反射面,以旋轉對稱軸與上述基準軸一致之方式構成。
- 如請求項1之圖像顯示裝置,其中 上述凹面反射面、上述第1反射面、及上述第2反射面之各者係構成為光軸與上述基準軸一致; 上述凹面反射面、上述第1反射面、或上述第2反射面之至少1者,為不具有旋轉對稱軸之自由曲面。
- 如請求項1之圖像顯示裝置,其中 上述被投射物為平面螢幕、或曲面螢幕。
- 如請求項1之圖像顯示系統,其中 上述被投射物為具有圓頂形狀之螢幕。
- 一種投射光學系統,其係投射將自光源出射之光調變而產生之圖像光者,且包含: 透鏡系統,其於上述產生之圖像光入射之位置以基準軸為基準構成,且整體具有正折射力;及 凹面反射面,其以上述基準軸為基準構成,將自上述透鏡系統出射之上述圖像光向被投射物反射;且 該投射光學系統構成為: 若將距上述基準軸之光線高度設為h, 將對應於上述光線高度h之表示上述凹面反射面之形狀之函數Z(h)之接線之、相對於光軸高度方向之角度設為θ(h), 將上述光線高度h之上述角度θ(h)之變化量設為Δθ(h), 將反射上述圖像光之上述凹面反射面之距上述基準軸最遠之反射點之光線高度h設為hmax,則滿足 0<|Δθ(hmax)-Δθ(0.9・hmax)|/θ(hmax)<0.056之關係。
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