投影光学系统和投影型图像显示装置制造方法及图纸

投影型图像显示装置具有显示设备(3)和投影光学系统(100)。投影光学系统(100)具备作为整体具有正光焦度的第1透镜组(1)和作为整体具有负光焦度的第2透镜组(2)。第2透镜组(2)从显示设备侧起，依次具有第1透镜(21)和第2透镜(22)，它们均具有负光焦度。以像面为平面时的第1透镜(21)和第2透镜(22)在光轴方向上的位置为基准，使第1透镜(21)接近显示设备(3)，使第2透镜(22)远离显示设备(3)，由此，周缘光的焦点位置在光轴方向上比同轴光的焦点位置更接近投影光学系统(100)，像面朝投影光学系统侧凹入。此外，使第1透镜(21)远离显示设备(3)，使第2透镜(22)接近显示设备(3)，由此，同轴光的焦点位置在光轴方向上比周缘光的焦点位置更接近投影光学系统(100)，像面朝投影光学系统侧凸出。由此，由投影光学系统(100)形成的像面的曲率发生变化。

Projection optical system and projection type image display device

The projection type image display device has a display device (3) and a projection optical system (100). The projection optical system (100) has a first lens set (1) having a positive diopter as a whole, and a second lens group (2) having a negative optical intensity as a whole. The second lens group (2) is sequentially provided with first lenses (21) and second lenses (22) from the side of the display device, each having a negative light intensity. The image plane is first when the lens plane (21) and the second lens (22) in the direction of the optical axis position as the base, the first lens (21) is close to the display device (3), the second lens (22) away from the display device (3), the focal position in the optical axis direction than Zhou Yuanguang focus position closer to the coaxial optical projection optical system (100), a projection optical system side concave face. In addition, the first lens (21) away from the display device (3), the second lens (22) close to the display device (3), the focus position of coaxial light in the optical axis direction than the focal position closer to the Zhou Yuanguang projection optical system (100), a projection optical system projecting side face. As a result, the curvature of the image surface formed by the projection optical system (100) changes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】投影光学系统和投影型图像显示装置
本专利技术涉及能够在平面、曲面等显示影像的投影型图像显示装置及其投影光学系统。
技术介绍
在图像显示装置的领域中，一直以来为了得到高现场感，而对将影像投影到曲面屏幕进行着研究。此外，近年来，在车载用图像显示装置中，要求能够进行与曲面主体的车内环境匹配的曲面显示的图像显示装置。另一方面，使用液晶或有机EL(Electro-Luminescence：电致发光)的图像显示装置由于制造上的限制，难以在圆筒面以外的曲面显示影像。与此相对，投影型图像显示装置在圆筒面以外的曲面也能够显示影像，因此在能够显著提高车内环境的设计自由度这方面是有利的。例如，在专利文献1中，公开了一种将二维的物体像投影到半球面的投影装置。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-330353号公报(参照图1和图15)
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在专利文献1公开的投影装置中，屏幕的曲面形状相对于半球面被限制在焦深的范围内。因此，当所要求的屏幕形状变化时，此时需要与该屏幕形状对应的专用投影装置，因而缺乏通用性。本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种能够应对各种屏幕形状的投影型图像显示装置。用于解决问题的手段本专利技术的投影型图像显示装置具有：显示设备，其生成影像光；以及投影光学系统，其将由显示设备生成的影像光放大投影到屏幕。投影光学系统具备作为整体具有正光焦度的第1透镜组和作为整体具有负光焦度的第2透镜组。第2透镜组从显示设备侧起，依次具有第1透镜和第2透镜，第1透镜和第2透镜均具有负光焦度。在设影像光中的从显示设备与投影光学系统的光轴的交点射出的光为同轴光(軸上光，on-axislight)、显示设备的周缘射出的光为周缘光时，以像面为平面时的第1透镜和第2透镜在光轴方向上的位置为基准，使第1透镜接近显示设备，使第2透镜远离显示设备，由此周缘光的焦点位置在光轴方向上比同轴光的焦点位置更接近投影光学系统，像面朝投影光学系统侧凹入。以像面为平面时的第1透镜和第2透镜在光轴方向上的位置为基准，使第1透镜远离显示设备，使第2透镜接近显示设备，由此同轴光的焦点位置在光轴方向上比周缘光的焦点位置更接近投影光学系统，像面朝投影光学系统侧凸出。由此，由投影光学系统形成的像面的曲率发生变化。本专利技术的另一投影型图像显示装置具有：显示设备，其生成影像光；以及投影光学系统，其将由显示设备生成的影像光放大投影到屏幕。投影光学系统从显示设备侧朝屏幕侧依次具有包含至少一个透镜且作为整体具有正光焦度的第1透镜组和包含至少一个透镜且作为整体具有负光焦度的第2透镜组。通过调节构成第1透镜组和第2透镜组的各透镜中的至少一个透镜在光轴方向上的位置，使由投影光学系统形成的像面的曲率发生变化。像面朝投影光学系统侧凹入的情况下的同轴光的会聚位置相对于像面为平面的情况下的同轴光的会聚位置，位于与第2透镜相反的一侧，像面朝投影光学系统侧凸出的情况下的同轴光的会聚位置相对于像面为平面的情况下的同轴光的会聚位置，位于与第2透镜相同的一侧。本专利技术的投影光学系统是将由显示设备生成的影像光放大投影到屏幕的投影光学系统。投影光学系统具备作为整体具有正光焦度的第1透镜组和作为整体具有负光焦度的第2透镜组。第2透镜组从显示设备侧起，依次具有第1透镜和第2透镜，第1透镜和第2透镜均具有负光焦度。在设影像光中的从显示设备与投影光学系统的光轴的交点射出的光为同轴光、从显示设备的周缘射出的光为周缘光时，以像面为平面的情况下的第1透镜和第2透镜在光轴方向上的位置为基准，使第1透镜接近显示设备，使第2透镜远离显示设备，由此，周缘光的焦点位置在光轴方向上比同轴光的焦点位置更接近投影光学系统，像面朝投影光学系统侧凹入。以像面为平面的情况下的第1透镜和第2透镜在光轴方向上的位置为基准，使第1透镜远离显示设备，使第2透镜接近显示设备，由此，同轴光的焦点位置在光轴方向上比周缘光的焦点位置更接近投影光学系统，像面朝投影光学系统侧凸出。由此，由投影光学系统形成的像面的曲率发生变化。此外，本专利技术的另一投影光学系统是将由显示设备生成的影像光放大投影到屏幕的投影光学系统，其从显示设备侧朝屏幕侧依次具有包含至少一个透镜且作为整体具有正光焦度的第1透镜组和包含至少一个透镜且作为整体具有负光焦度的第2透镜组。通过调节构成第1透镜组和第2透镜组的各透镜中的至少一个透镜在光轴方向上的位置，使由投影光学系统形成的像面的曲率发生变化。像面朝投影光学系统侧凹入的情况下的同轴光的会聚位置相对于像面为平面的情况下的同轴光的会聚位置，位于与第2透镜相反的一侧。像面朝投影光学系统侧凸出的情况下的同轴光的会聚位置相对于像面为平面的情况下的同轴光的会聚位置，位于与第2透镜相同的一侧。专利技术效果根据本专利技术，能够提供可应对各种屏幕形状的投影光学系统和投影型图像显示装置。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式1的投影型图像显示装置的结构的图。图2的(a)是示出实施方式1的投影光学系统向平面形状的屏幕投影影像光的动作的图，图2的(b)是示出实施方式1的投影光学系统向凹面形状的屏幕投影影像光的动作的图，图2的(c)是示出实施方式1的投影光学系统向凸面形状的屏幕投影影像光的动作的图。图3是示出应用了实施方式1的投影光学系统的车载用投影型图像显示装置的结构例的图。图4是示出本专利技术的实施方式2的投影型图像显示装置的结构的图。图5的(a)是示出实施方式2的投影光学系统向平面形状的屏幕投影影像光的动作的图，图5的(b)是示出实施方式2的投影光学系统向凹面形状的屏幕投影影像光的动作的图，图5的(c)是示出实施方式2的投影光学系统向凸面形状的屏幕投影影像光的动作的图。图6是示出实施方式2中的同轴光的会聚状态的图。图7是示出实施方式2中的周缘光的会聚状态的图。图8的(a)是示意性示出同轴光的会聚点、容许弥散圆以及焦深之间的关系的图，图8的(b)是示意性示出周缘光的会聚点、容许弥散圆以及焦深之间的关系的图。图9是说明焦深的图。图10是对焦深与屏幕形状进行说明的图。图11A是示出在实施方式2中屏幕为平面形状的情况下的光斑图的图。图11B是示出在实施方式2中屏幕为凹面形状的情况下的光斑图的图。图11C是示出在实施方式2中屏幕为凸面形状的情况下的光斑图的图。图12是示出针对实施方式1的参考例中的光斑图的图。图13是示出本专利技术的实施方式3的投影型图像显示装置的结构的图。图14的(a)是示出实施方式3的投影光学系统向平面形状的屏幕投影影像光的动作的图，图14的(b)是示出实施方式3的投影光学系统向凹面形状的屏幕投影影像光的动作的图，图14的(c)是示出实施方式3的投影光学系统向凸面形状的屏幕投影影像光的动作的图。图15是示出实施方式3中的同轴光的会聚状态的图。图16是示出实施方式3中的周缘光的会聚状态的图。图17是将实施方式3的投影光学系统向平面形状、凹面形状和凸面形状的屏幕投影影像光的动作重叠示出的图。图18A是示出在实施方式3中屏幕为平面形状的情况下的光斑图的图。图18B是示出在实施方式3中屏幕为凹面形状的情况下的光斑图的图。图18C是示出在实施方式3中屏幕为凸面形状的情况下的光斑图的图。图19是示出本专利技术的实施方式4的投影型图像显示装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影型图像显示装置，其特征在于，该投影型图像显示装置具有：显示设备，其生成影像光；投影光学系统，其对由所述显示设备生成的影像光进行放大投影；以及屏幕，其具有显示被放大投影的所述影像光的曲面形状，所述投影光学系统由具有一个以上的透镜且作为整体具有正光焦度的第1透镜组和具有一个以上的透镜且作为整体具有负光焦度的第2透镜组构成，所述第2透镜组相对于所述第1透镜组配置在所述屏幕侧，通过调节构成所述第1透镜组和所述第2透镜组的各透镜中的至少一个透镜在光轴方向上的位置，使得由所述投影光学系统形成的像面的曲率对应于所述屏幕的曲面形状发生变化，所述像面朝所述投影光学系统侧凹入的情况下的同轴光的会聚位置相对于所述像面为平面的情况下的同轴光的会聚位置，位于与所述第2透镜组相反的一侧，所述像面朝所述投影光学系统侧凸出的情况下的同轴光的会聚位置相对于所述像面为平面的情况下的同轴光的会聚位置，位于与所述第2透镜组相同的一侧，从所述显示设备上的各点射出的光在焦深内与屏幕面相交，所述第1透镜组从所述显示设备侧朝所述屏幕侧依次由具有正光焦度的第1子透镜组、具有负光焦度的第2子透镜组和具有正光焦度的第3子透镜组构成，在所述像面为平面的情况下，设第2透镜组与同轴光的焦点之间的距离为La、第2透镜组与周缘光的焦点之间的距离为Oa、第1子透镜组与第2子透镜组之间的距离为Ma、第2子透镜组与第3子透镜组之间的距离为Na，在所述像面为凹面的情况下，设第2透镜组与同轴光的焦点之间的距离为Lb、第2透镜组与周缘光的焦点之间的距离为Ob、第1子透镜组与第2子透镜组之间的距离为Mb、第2子透镜组与第3子透镜组之间的距离为Nb，在所述像面为凸面的情况下，设第2透镜组与同轴光的焦点之间的距离为Lc、第2透镜组与周缘光的焦点之间的距离为Oc、第1子透镜组与第2子透镜组之间的距离为Mc、第2子透镜组与第3子透镜组之间的距离为Nc，此时满足|Lb‑La|>|Ob‑Oa||Lc‑La|<|Oc‑Oa|Mb‑Ma<Ma‑McNb‑Na<Na‑Nc|Lc‑La|<|Lb‑La||Ob‑Oa|<|Oc‑Oa|。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.01 JP 2011-2636281.一种投影型图像显示装置，其特征在于，该投影型图像显示装置具有：显示设备，其生成影像光；投影光学系统，其对由所述显示设备生成的影像光进行放大投影；以及屏幕，其具有显示被放大投影的所述影像光的曲面形状，所述投影光学系统由具有一个以上的透镜且作为整体具有正光焦度的第1透镜组和具有一个以上的透镜且作为整体具有负光焦度的第2透镜组构成，所述第2透镜组相对于所述第1透镜组配置在所述屏幕侧，通过调节构成所述第1透镜组和所述第2透镜组的各透镜中的至少一个透镜在光轴方向上的位置，使得由所述投影光学系统形成的像面的曲率对应于所述屏幕的曲面形状发生变化，所述像面朝所述投影光学系统侧凹入的情况下的同轴光的会聚位置相对于所述像面为平面的情况下的同轴光的会聚位置，位于与所述第2透镜组相反的一侧，所述像面朝所述投影光学系统侧凸出的情况下的同轴光的会聚位置相对于所述像面为平面的情况下的同轴光的会聚位置，位于与所述第2透镜组相同的一侧，从所述显示设备上的各点射出的光在焦深内与屏幕面相交，所述第1透镜组从所述显示设备侧朝所述屏幕侧依次由具有正光焦度的第1子透镜组、具有负光焦度的第2子透镜组和具有正光焦度的第3子透镜组构成，在所述像面为平面的情况下，设第2透镜组与同轴光的焦点之间的距离为La、第2透镜组与周缘光的焦点之间的距离为Oa、第1子透镜组与第2子透镜组之间的距离为Ma、第2子透镜组与第3子透镜组之间的距离为Na，在所述像面为凹面的情况下，设第2透镜组与同轴光的焦点之间的距离为Lb、第2透镜组与周缘光的焦点之间的距离为Ob、第1子透镜组与第2子透镜组之间的距离为Mb、第2子透镜组与第3子透镜组之间的距离为Nb，在所述像面为凸面的情况下，设第2透镜组与同轴光的焦点之间的距离为Lc、第2透镜组与周缘光的焦点之间的距离为Oc、第1子透镜组与第2子透镜组之间的距离为Mc、第2子透镜组与第3子透镜组之间的距离为Nc，此时满足|Lb-La|>|Ob-Oa||Lc-La|<|Oc-Oa|Mb-Ma<Ma-McNb-Na<Na-Nc|Lc-La|<|Lb-La||Ob-Oa|<|Oc-Oa|。2.一种投影型图像显示装置，其特征在于，该投影型图像显示装置具有：显示设备，其生成影像光；投影光学系统，其对由所述显示设备生成的影像光进行放大投影；以及屏幕，其具有显示被放大投影的所述影像光的曲面形状，所述投影光学系统由具有一个以上的透镜且作为整体具有正光焦度的第1透镜组和具有一个以上的透镜且作为整体具有负光焦度的第2透镜组构成，所述第2透镜组相对于所述第1透镜组配置在所述屏幕侧，通过调节构成所述第1透镜组和所述第2透镜组的各透镜中的至少一个透镜在光轴方向上的位置，使得由所述投影光学系统形成的像面的曲率对应于所述屏幕的曲面形状发生变化，所述像面朝所述投影光学系统侧凹入的情况下的同轴光的会聚位置相对于所述像面为平面的情况下的同轴光的会聚位置，位于与所述第2透镜组相反的一侧，所述像面朝所述投影光学系统侧凸出的情况下的同轴光的会聚位置相对于所述像面为平面的情况下的同轴光的会聚位置，位于与所述第2透镜组相同的一侧，从所述显示设备上的各点射出的光在焦深内与屏幕面相交，在由所述显示设备生成了矩形形状的影像光且所述像面朝所述投影光学系统侧凹入和凸出的情况下，调节构成所述第1透镜组和所述第2透镜组的各透镜中的至少一个透镜在光轴方向上的位置，使得投影到屏幕上的图像的轮廓形状均与所述像面为平面的情况下投影到屏幕上的图像的轮廓形状内接。3.根据权利要求1或2所述的投影型图像显示装置，其特征在于，以所述像面...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑田宗晴，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP