[发明专利]倾斜投射光学系统及使用该系统的投射型图像显示装置

说明书

本案是申请日为2009年10月30日、申请号为200910207766.6、发明名称为“倾斜投射光学系统及使用该系统的投射型图像显示装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种将在图像显示元件的显示面的图像放大显示于投射面即屏幕及板的投射型图像显示装置，特别是涉及一种将映出的图像相对于投射面从斜方向投射于显示面的投射型图像显示装置和该光学系统及构成光学系统的塑料制的成形透镜的加工方法。

背景技术

在将排列有多个反射型或者透射型液晶面板及微小反射镜的结构的图像显示元件的显示面放大显示于投射面即屏幕及板等的投射型图像显示装置中，当然希望在投射面上得到足够大的放大图像，而为了不使发送器的影子映在投射面上及不使发送器的网格直接进入放大图像，市场上开始出现缩短了投射型图像显示装置和投射面的距离的所谓短投射型的投射光学系统。该投射光学系统以相对于投射面使放大图像光从斜方向入射的方式构成。(例如，专利文献1)

另外，也已知有通过这种斜投射使用了曲面镜的倾斜投射光学系统进行光学调节的装置。(例如，专利文献2)

另一方面，也已知有通过将光路反射镜设置于投射型图像显示装置和投射面之间而作为背面投射型而缩短了视觉上的投射距离的投射型图像显示装置。(例如，专利文献3)

专利文献1：日本特开2008-250296号公报

专利文献2：日本特开2002-350774号公报

专利文献3：日本特开2006-259252号公报

但是，现有技术，特别是上述专利文献1所公示的相对于投射面从斜方向射入放大图像光的倾斜投射光学系统是，通过在投射光学系统和投射面之间配置曲面镜而构成，且利用共轴投射光学系统使中间像在曲面镜和该共轴投射光学系统之间成像，并通过曲面镜的放大作用将中间像放大投射于投射面即屏幕上的构成。

因此，在上述专利文献1记载的技术中，为了改变屏幕上的放大图像的倍率而必须使曲面镜的位置沿着上述共轴投射光学系统的光轴平行移动，而为了不使曲面镜相对于上述光轴倾斜就必须有高精度移动调整机构，但上述专利文献1并未公示该移动调整机构。

另外，上述专利文献2只是公示了自由曲面镜的移动的调节方法，但没有考虑与向倾斜投射光学系统特有的投射面即屏幕的倾斜投射相伴的投射图像的梯形变形及因屏幕上下方向的投射距离的差异而产生的相差的具体的校正，并且，也没有关于配置于投射光学系统和屏幕之间的具有负的放大倍率的自由曲面镜的制造方法的记载。

另一方面，上述专利文献3的设计是，具有用于使对从投影仪主体即投射透镜投射的投射光进行反射的镜可转动的镜机构部，该镜机构部以相对于镜使来自投影仪主体的投射光的投射角度成为规定的角度的方式将投影仪主体固定于固定部，由此使设置于投影仪主体内部的投射透镜不能移动，并且不仅可以进行背面投射，而且在进行正面投射(直接投射于屏幕)的情况下，做成将投影仪主体收容于上述镜机构部的构成，在将投影仪主体收容于镜时，成为小型尺寸。

上述专利文献3所记载的投影仪中，背面投射时的镜和投影仪主体的位置关系被固定，没有考虑背面投射的屏幕上的放大图像的倍率的变倍方法及调节放大图像的位置的技术方法。

发明内容

本发明是鉴于这样的课题而创立的，其目的在于，提供一种向投射面倾斜投射的倾斜投射光学系统及使用了该光学系统的投射型图像显示装置，即提供一种通过小型的结构校正与倾斜投射相伴的梯形变形及像差，同时利用平面镜对投射光进行反射，在投射于投射面时，大幅度提高投射型图像显示装置的可设置性的投射型图像显示装置。

此外，还在于提供一种投射型图像显示装置，本发明的倾斜投射光学系统由包含塑料透镜在内的多个透镜构成，通过将该塑料透镜做成非球面形状，与自由曲面形状相比较降低了成型模具的加工时间，且通过将光路反射镜也做成平面镜可大幅度降低开发成本。

为了实现上述目的，本发明的投射光学系统在将显示于图像显示装置的图像倾斜地放大投射于投射面即屏幕等的所谓倾斜投射光学系统中，由多个透镜构成，配置于距投射面最近的位置上的透镜，图像光束所透过的图像垂直方向的有效区域被配置在所述多个透镜的光轴中不含最多数的透镜所共有的光轴的位置，通过将其形状做成关于光轴非对称，可以校正因超广角化而产生的像差及因投射而产生的变形。