JP4767696B2 - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ライトバルブから射出された光画像をスクリーンに向けて拡大投写してスクリーンに画像を表示する投写型画像表示装置に関するものである。

従来の投写型画像表示装置は、画面中心の主光線がスクリーンにほぼ垂直に入射する中心投写型の構成を採用することによって、スクリーンに直交する方向の奥行き寸法を小さくする薄型化を実現している。このため、スクリーンの背後にパワーを持たない背面ミラーを設け、この背面ミラーにより投写光を反射させてスクリーンに投写するように構成されている。このような構成を採用する場合、更なる薄型化を実現するためには、光学系を広角化する方法と、背面ミラーをスクリーンに対して平行に近づける方法とが考えられるが、いずれの方法も投写光学系と投写光との干渉が生じるため、更なる薄型化を実現することはできない。

この改善策として、ライトバルブを光軸からオフセットして配置し、ライトバルブの画像をスクリーンに対して斜め方向から拡大投写することにより薄型化する構成が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。このような構成では、中心投写型に比べ、極めて大きい投写画角の投写光学系が必要とされ、広角化に伴う色収差の低減のため、色収差を生じない反射ミラーを用いることが有利とされており、例えば、特許文献１に示されるように、複数枚の反射ミラーのみで構成されたものが提案されている。また、特許文献２又は特許文献３に示されるように、投写光学系を、屈折レンズ群とパワーを持つ反射ミラーとで構成するものも提案されている。

特開２００４−１５７５６０号公報（図１） 特開２００２−２０７１６８号公報（図３９） 国際公開第０１／０６２９５号公報（図２０）

しかし、前記斜め投写の構成の場合、ライトバルブに入射する照明光と、ライトバルブで反射されて、投写光学系に向かう投写光との干渉を避けるため、ライトバルブを屈折レンズ群の光軸からある一定量以上オフセットして配置する必要がある。そしてこの場合、ライトバルブのオフセット量を大きくするほど、投写画像寸法とライトバルブの寸法との比で表される投影倍率に応じて、投写画像と屈折レンズ群の光軸とのオフセット量も増大するため、装置の下端から画面下端までの、画像を表示しないスクリーン下の部分の高さの高さが増大し、装置が必要以上に大型化する問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、装置が奥行き方向に薄型で、スクリーン下の部分の高さの小さい投写型画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の投写型画像表示装置は、光源を含む照明光学系と、前記照明光学系からの光を、光画像として射出する反射型のライトバルブと、前記ライトバルブから射出された前記光画像を拡大投写する投写光学系と、前記投写光学系で拡大された光画像が投写されるスクリーンとを有し、前記投写光学系は、前記ライトバルブからの光画像を拡大する屈折レンズ群と、自由曲面形状の光反射面を持ち、前記屈折レンズ群からの光画像を前記自由曲面形状の光反射面で拡大反射するパワーを持つパワーミラーとを有し、前記ライトバルブは、該ライトバルブの中心位置を前記屈折レンズ群の光軸から所定の方向にオフセットして配置され、前記ライトバルブの対角寸法をＤｌとし、前記ライトバルブの前記オフセット方向の辺の寸法をＨｌとし、前記スクリーン上の投写画像の対角寸法をＤｉとし、前記ライトバルブの中心から前記屈折レンズ群の光軸までの距離をＬｌとし、前記スクリーン上の投写画像の中心から前記屈折レンズ群の光軸までの距離をＬｉとしたときに、前記投写光学系は、以下の条件式
０．８≦Ｌｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝＜１．０
Ｌｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝＞０．５
Ｌｌ／Ｈｌ≧０．５４
を満足し、前記パワーミラーによって拡大反射された前記光画像が、前記スクリーンの背面に向けて、前記スクリーンの法線に対して傾斜を有する方向に進み、前記スクリーンの背面に投写されるように、前記屈折レンズ群及び前記パワーミラーを配置したことを特徴としている。

本発明の投写型画像表示装置によれば、装置の奥行きを薄く、かつ、装置のスクリーン下の部分高さを小さくすることができる。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００を、図１〜図９を参照しながら説明する。

図１は、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００の内部構成及び光路を示す側面図である。図１に示されるように、投写型画像表示装置１００は、光源１と、光源１から射出された照明光を集光等する光学系（例えば、照明レンズ系、球面ミラー、非球面ミラー、平面ミラー等の中の一又は複数の部材を含む。）２と、入力映像信号に基づく画像を表示し、光学系２を通過した照明光を受けて光画像（投写光）を射出するライトバルブ３と、ライトバルブ３から射出された光画像を拡大する屈折レンズ群４と、屈折レンズ群４によって拡大された光画像を拡大投写するパワーを持つパワーミラー５と、パワーミラー５で反射された光画像が投写されて画像を表示する透過型のスクリーン６とを有している。ここで、光源１及び光学系２は、照明光学系を構成する。図１は、スクリーン６が水平方向（図１における左方向）を向き、光源１、光学系２、ライトバルブ３、投写レンズ群４、及びパワーレンズ５がスクリーン６の下側に配置された場合を示す。ただし、光源１、光学系２、ライトバルブ３、投写レンズ群４、及びパワーレンズ５を、スクリーン６の上側、スクリーン６に向かって左側、又はスクリーン６に向かって右側のいずれかに配置することも可能である。

屈折レンズ群４及びパワーミラー５は、投写光学系を構成する。光源１としては、ランプ及びランプからの光を反射させる凹面鏡から構成されたもの、半導体発光素子から構成されたものがある。

ライトバルブ３は、入力映像信号に基づいて光を強度変調することによって光画像を射出する光学素子であり、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（ＴＩ）社の登録商標）である。ＤＭＤは、それぞれ個別に角度変更可能な複数の微小ミラーを有し、入力映像信号に基づいて個々の微小ミラーの角度を変更する。ＤＭＤは、光学系２を通過した光をそれぞれの微小ミラーで反射して、空間的に強度変調された投写光を光画像として射出する。ライトバルブ３は、液晶表示素子等の他の光空間変調素子とすることもできる。ただし、以下の説明においては、ライトバルブ３がＤＭＤである場合を説明する。

図１において、横方向に延びる点線１０は、屈折レンズ群４の光軸を示す。また、図１において、実線２１は、ライトバルブ３の上端から射出し、屈折レンズ群４を透過してパワーミラー５に向かう主光線を示し、実線２２は、ライトバルブ３の中心から射出し、屈折レンズ群４を透過してパワーミラー５に向かう主光線を示し、実線２３はライトバルブ３の下端から射出し、屈折レンズ群４を透過してパワーミラー５に向かう主光線を示す。また、図１において、実線３１は、ライトバルブ３の上端から射出し、屈折レンズ群４を透過してパワーミラー５に入射し、パワーミラー５により反射された主光線を示し、この主光線３１は、スクリーン６上における投写画像の下端を表示する。また、図１において、実線３２は、ライトバルブ３の中央から射出し、屈折レンズ群４を透過してパワーミラー５に入射し、パワーミラー５により反射された主光線であり、この主光線３２は、スクリーン６上における投写画像の中心を表示する。さらに、図１において、実線３３は、ライトバルブ３の上端から射出し、屈折レンズ群４を透過してパワーミラー５に入射し、パワーミラー５により反射された主光線であり、この主光線３３は、スクリーン６上で投写画像の上端を表示する。

また、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００においては、ライトバルブ３は、その中心が、スクリーン６を水平方向（図１における横方向）に向けて投写型画像表示装置１００を設置した場合において、屈折レンズ群４の光軸１０から鉛直下方向（図１における下方向）にオフセットした位置になるように、配置されている。このような位置関係は、後述する図７に示されている。

図２は、投写型画像表示装置１００のライトバルブ３及び屈折レンズ群４の構成を示す断面図である。図２に示されるように、投写型画像表示装置１００は、ライトバルブ３（図２におけるＯＢＪ）と、表面Ｓ１，Ｓ２を持つ平板状の光学系と、屈折レンズ群４とを有している。屈折レンズ群４は、１０枚のレンズ（ライトバルブ２側から表面Ｓ３、Ｓ４、Ｓ６〜Ｓ２１で示される）と、開口絞りＳＴＯ（Ｓ５）とを有している。

表１は、投写型画像表示装置１００の光学系の光学データを示す。また、表２〜表４は、投写型画像表示装置１００の屈折レンズ群４のレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０，Ｓ２１の光学データを示す。また、表５は、投写型画像表示装置１００のパワーミラー５の表面（ミラー面）Ｓ２２の光学データを示す。

表１において、Ｓｕｒｆは各面を示し、各面は記号又は番号で区別されている。Ｓｕｒｆ欄において、ＯＢＪはライトバルブ３を示し、ＩＭＡはスクリーン６を示し、Ｓ２２はパワーミラー５のミラー面を示し、Ｓ１〜Ｓ２１は各レンズの表面に対してライトバルブ６側から順に付された面番号に相当する。また、表１において、Ｒａｄｉｕｓは各構成の曲率半径（ｍｍ）を示し、Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓは面間隔（ｍｍ）を示し、ｎｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率を示し、ｖｄはアッベ数を示す。また、ＳＴＯ（面番号で表記する場合にはＳ５）は絞りを示す。また、パワーミラー５のミラー面は、Ｍｉｒｒｏｒと表記している。なお、面間隔の数値に付記されたマイナス（−）符号は、当該面が反射面であることを意味している。

表１において、面番号であるＳ３，Ｓ２０に付された記号「＊」は、当該レンズ表面Ｓ３，Ｓ２０がそれぞれ非球面であることを示す。これらレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０の非球面形状は、以下の式（１）によって定義される。なお、式（１）において、Ｚ１（ｒ）は、投写レンズ群４の光軸１０から半径ｒ離れた位置におけるサグ（ｓａｇ）量を示す。また、ｃはレンズ表面の頂点における曲率を示し、ｋはコーニック係数を示し、Ａ_ｉはｉ次（ｉ＝１，…）の非球面係数を示す。
Ｚ１（ｒ）
＝ｃ・ｒ^２／［１＋｛１−（１＋ｋ）ｃ^２・ｒ^２｝^１／２］＋ΣＡ_ｉ・ｒ^ｉ …（１）

また、表１において、面番号であるＳ２１，Ｓ２２に付された記号「＊＊」は、当該レンズ表面Ｓ２１及びパワーミラー表面Ｓ２２が自由曲面であることを示す。これらレンズ表面Ｓ２１及びパワーミラー表面Ｓ２２の自由曲面形状は、以下の式（２）によって定義される。式（２）において、Ｚ２（ｘ，ｙ）は、投写レンズ群４又は屈折レンズ群４の光軸から水平方向にｘ、鉛直方向にｙ（鉛直上方を正とする）だけ離れた位置におけるサグ量を示す。また、
ｒ＝（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２
であり、ｃはレンズ表面又はパワーミラー表面の点における曲率であり、ｋはコーニック係数であり、Ｂ_ｉはｉ次（ｉ＝１，…）の非球面係数であり、Ｃ_ｊｋはｘ^ｊ・ｙ^ｋ（ｊ＝１，…、ｋ＝１，…）の自由曲面係数である。
Ｚ２（ｒ）
＝ｃ・ｒ^２／［１＋｛１−（１＋ｋ）ｃ^２・ｒ^２｝^１／２］＋ΣＢ_ｉ・ｒ^ｉ
＋ΣＣ_ｊｋ・ｘ^ｊ・ｙ^ｋ …（２）

また、表２及び表３は、非球面であるレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０のそれぞれにおける、コーニック係数ｋ及び非球面係数Ａ_ｉを示している。また、表４及び表５は、自由曲面であるレンズ表面Ｓ２１及びパワーミラー表面Ｓ２２のそれぞれにおける、コーニック係数ｋ、非球面係数Ｂ_ｉ及び自由曲面係数Ｃ_ｊｋを示している。

なお、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００において、パワーミラー５の光軸は、屈折レンズ群４の光軸１０から鉛直上方向にオフセット量３．１０ｍｍだけ偏心している。ここで、「パワーミラー５の光軸」とは、式（２）の右辺から第３項
ΣＣ_ｊｋ・ｘ^ｊ・ｙ^ｋ
を除いた式、すなわち、以下に示す回転対称形状の式
Ｚ３（ｒ）＝ｃ・ｒ^２／［１＋｛１−（１＋ｋ）ｃ^２・ｒ^２｝^１／２］＋ΣＢ_ｉ・ｒ^ｉ
の光軸である。

図３は、屈折レンズ群の光軸に対するＤＭＤ中心位置のオフセット量がゼロである比較例におけるＤＭＤの動作を説明するための図である。図３において、符号４０はＤＭＤのミラー表面（基準面）を、符号４１はＯＦＦ状態の微小ミラーを、符号４２はＯＮ状態の微小ミラーを示す。また、図３において、破線５０は照明光学系（図１における構成１及び２）の光軸を、実線５１は照明光を、破線６０は照明光の光軸５０がＯＮ状態の微小ミラー４２により反射された投写光の光軸を、実線６１は照明光がＯＮ状態の微小ミラー４２により反射され、投写レンズ群４の入射瞳方向に向かう投写光を示す。また、図３において、破線７０は照明光がＯＦＦ状態の微小ミラー４１により反射され、投写に寄与しないＯＦＦ光の光軸を、実線７１はＯＦＦ光を示す。また、図３において、角度αはＤＭＤのティルト角（すなわち、基準面４０に対する微小ミラーの角度）を示す。また、角度βは照明光５１が照明光学系の光軸とのなす最大の角度、及び、投写光６１が投写光の光軸とのなす最大の角度を示す。また、角度γは照明光の光軸５０と投写光の光軸６０とのなす角度を示す。なお、投写光の光軸６０は、図１における投写レンズ群４の光軸１０と同一である。ＤＭＤは、ＯＮ状態にある微小ミラー４２が、照明光５１を投写光学系の入射瞳方向に反射し、反射された投写光６１は、投写光学系を構成する屈折レンズ群４に入射して、屈折及び透過を繰り返し、パワーミラー５によりスクリーン６の方向に反射され、スクリーン６に画像が表示される。なお、ＯＦＦ状態の微小ミラー４１で反射されたＯＦＦ光７１は、投写光学系に入射せず、画像形成には寄与しない。

一般に、投写光学系の明るさを示す指標として、ＦナンバーＦｎｏが用いられる。ＦナンバーＦｎｏは、投写光６１の角度βを用いて、次式（３）で表される。
Ｆｎｏ＝１／（２・ｓｉｎβ） …（３）
高輝度の投写型画像表示装置を得るためには、投写光学系のＦナンバー小さくする、すなわち、投写光６１の角度βを大きくする必要がある。しかし、ＤＭＤのオフセット量が０の場合に、照明光５１と投写光６１との重なりを避けるためには、投写光６１の角度βは、ＤＭＤのティルト角αより大きくすることはできない。現行のＤＭＤのティルト角αは１２°であり、ティルト角αと投写光の角度βが等しいとするとき、投写光学系のＦナンバーは約２．４となる。

図４は、全反射プリズムを使用した比較例の構成及び照明光と投写光の光路を示す図である。通常、ＤＭＤのオフセット量が０の場合には、全反射プリズムを用いて、照明光と投写光とを分離する方法が採用される。図４に示される全反射プリズム８０は、第１のプリズム８１と、第２のプリズム８２とを、第１のプリズム８１の傾斜面と第２のプリズム８２の傾斜面を対向させて配置している。照明光９０は、全反射プリズム８０を構成する第１のプリズム８１に入射する。第１のプリズム８１に入射した照明光９０は、照明光９０と傾斜面８３とのなす角度が臨界角より大きくなるよう、傾斜面８３の角度が設定されているため、傾斜面８３により全反射作用を受けて、ＤＭＤ３に入射し、ＤＭＤのティルト角に応じて進行方向を変えて反射した後、再び第１のプリズム８１に入射する。このとき、投写光９１と傾斜面８３とのなす角度が臨界角以下となるため、投写光９１は傾斜面８３を透過し、投写光９１はプリズム８２を透過して、投写光学系を構成する投写レンズの入射瞳に向かう。通常、投写レンズの入射瞳は、無限遠に設定される。しかし、全反射プリズムを使用する場合、ＯＦＦ光のプリズム内における散乱による迷光等が原因で投写画像のコントラストが劣化しやすい。また、全反射プリズムは高価であり、装置のコストアップ要因ともなる。

図５は、屈折レンズ群４の光軸１０に対するＤＭＤ中心位置のオフセット量が大きい実施の形態１におけるＤＭＤの動作を説明するための図である。なお、実施の形態１を示す図５において、比較例を示す図４に示される構成等と同一又は対応する構成等には同じ符号を付す。ＤＭＤの中心位置を屈折レンズ群４の光軸１０に対して図１における下方向にオフセットした場合、ＤＭＤで反射された投写光の光軸６０は、ＤＭＤの基準面４０の法線方向に対して、オフセット量と投写光学系入射瞳位置に応じた、ある角度を有することになる。ＤＭＤに入射する照明光の光軸５０とＤＭＤの基準面４０の法線方向とのなす角は、図３に示すＤＭＤのオフセット量が０の場合よりも、大きくなる。そのため、照明光５１の光軸と投写光６１の光軸のなす角度が大きくなり、照明光５１と投写光６１とを大きく分離できる。さらに、照明光５１や投写光６１と、ＯＦＦ光７１との分離角も大きくなる。よって、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００においては、照明光５１と投写光６１とを分離するための、図４に示されるような全反射プリズムを使用する必要がない。

図６は、全反射プリズムを使用しない実施の形態１の場合の、照明光と投写光の光路を示す図である。ＤＭＤを大きくオフセットした実施の形態１の場合には、全反射プリズムを用いることなく、照明光と投写光を分離することが可能となる。図６において、図４に示される構成等と同一又は対応する構成等には、同じ符号を付す。図６において、符号９２は、投写光学系の入射瞳を示す。このような構成の場合には、投写光９０と照明光９１との分離が容易であり、また、投写光学系の入射瞳９２は、ＤＭＤに比較的近い場所に設定できることから、投写光学系の入射瞳径が小さくなるため、投写光学系を小型化でき、より低コストなレンズとすることができるとともに、画像に寄与しない不要光の、投写光学系への入射を低減でき、高コントラストな投写画像を得ることができる。よって、ライトバルブをオフセットすることにより、投写型画像表示装置の薄型化が可能になるとともに、低コスト化、高コントラスト化を図ることもできる。

しかし、ライトバルブ３のオフセット量が大きくなると、スクリーン６上の投写画像のオフセット量も大きくなり、結果として、投写型画像表示装置の下端からスクリーン３上の投写画像の下端までの高さ、すなわち、スクリーン下の部分が大きくなってしまう。この点について以下に説明する。

通常、投写光学系の倍率は、物体のサイズと像のサイズとの比により表される。これに対応して、一般に画像投写においては、投写倍率Ｍは、投写画像の対角寸法Ｄｉと、ライトバルブ３の対角寸法Ｄｌを用いて、次式（４）で表される。
Ｍ＝Ｄｉ／Ｄｌ …（４）
ライトバルブの対角寸法Ｄｌは、通常１インチから０．５インチ程度、投写画像対角寸法Ｄｉは、通常４０インチから８０インチ程度で、投写倍率Ｍは、一般に５０倍〜１００倍程度である。投写型画像表示装置１００においては、ライトバルブの対角寸法Ｄｌは０．７９インチであり、投写画像の対角寸法Ｄｉは６６．３４インチであり、投写倍率Ｍは約８４倍である。

また、一般に、歪曲が十分に補正された投写光学系においては、物体面上に置かれた、屈折レンズ群４の光軸１０からの高さｙの物体は、像面上で、屈折レンズ群の光軸からの高さＭ・ｙの大きさに結像される。よって、ライトバルブのオフセット量Ｌｌを大きくすると、投写倍率Ｍに応じて、投写画像のオフセット量Ｌｉも増大し、それらの関係は、次式（５）で表される。
Ｌｉ＝Ｍ・Ｌｌ …（５）

以上のことから、通常、照明光と投写光とを分離するために、ライトバルブのオフセット量をある一定値、最低でもＤＭＤの短辺の０．５倍より大きくする必要があり、それに伴い、投写画像のオフセット量も大きくなり、結果として装置の下端から投写画像下端までの高さが大きくなっていた。この領域は、投写型画像表示装置として有効な機能を果たさない、不必要な領域であり、装置の小型化の点からも、この高さをできるだけ小さくすることが望ましい。

次に、投写型画像表示装置１００の投写光学系の作用について説明する。図７は、図１に示される投写型画像表示装置１００の構成を概略的に示す図である。図７において、Ｌｌはライトバルブ３の中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離を示し、Ｌｉは投写画像の画面中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離を示し、Ｐは投写画像下端と屈折レンズ群４の光軸１０との距離を示している。なお、符号１０６、１３１、１３２、１３３は、同一条件における、従来の投写光学系に対応したスクリーン６、及びパワーミラー５からスクリーン６に向かう光線を示し、実施の形態１における、符号６、３１、３２、３３にそれぞれ対応している。図７において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

前記のように、屈折レンズ群４の光軸１０からオフセットされたＤＭＤ３から斜め上方に射出された投写光は、屈折レンズ群４により屈折して透過した後に、パワーミラー５で反射・拡大され、スクリーン６に入射し、画像が投影される。

一般に、投写光学系の歪曲は、各主光線の屈折レンズ群の光軸１０からの高さが高くなる位置に素子を配置して補正することが有効である。従来の投写光学系においては、パワーミラー５の形状を、屈折レンズ群の光軸１０を中心とする回転対称な非球面形状とすることで補正可能であり、投写画像の画面中心と屈折レンズ群の光軸１０との距離は、式（５）により表される。

それに対し、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００においては、パワーミラー５の形状を、自由曲面形状として自由度を追加し、歪曲補正能力に加え、鉛直方向の画面位置を制御する機能を付加したので、ＤＭＤ３を射出する各主光線のスクリーン到達位置を、通常の投写倍率で決まる到達位置よりも、屈折レンズ群４の光軸１０により近い位置となるよう制御することができ、画面下端から屈折レンズ群４の光軸１０までの距離Ｐを小さくすることが可能である。

屈折レンズ群４は、最もパワーミラー５に近いレンズ面を自由曲面形状とし、歪曲補正と画面位置制御を優先しているパワーミラー５で発生した諸収差を良好に補正している。屈折レンズ群４のレンズ構成は、８群１０枚であり、従来の投写型画像表示装置と同等の構成が可能である。

実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００は、以下の条件式（６）〜（８）を満足する。
０．８≦Ｌｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝＜１．０ …（６）
Ｌｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝＞０．５ …（７）
Ｌｌ／Ｈｌ≧０．５４ …（８）

条件式（６）は、ＤＭＤ中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｌと投写倍率Ｍ（＝Ｄｉ／Ｄｌ）とに基づいて計算される、従来の投写光学系により投影される投写画像中心と屈折レンズ群の光軸との距離（Ｍ・Ｌｌ）に対する、投写型画像表示装置により投影される、投写画像中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｉの割合であるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝の適正範囲を示している。

条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝が、下限値０．８を下回ると、画面中心位置が、投写倍率Ｍに基づいて計算される、従来の投写光学系により投影される画面位置よりも、大幅に光軸１０に近づくことになり、パワーミラー５による画面位置制御が困難になり、また、それにより発生する諸収差を、屈折レンズ群４で補正することが困難になる。また、この場合には、屈折レンズ群４から射出する主光線２３とスクリーン６との干渉が生じてしまう。

また、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝が、上限値１．０を上回ると、従来の投写光学系よりも投写画像中心位置が屈折レンズ群４の光軸１０から遠ざかることとなり、装置が大型化してしまう。

条件式（７）は、画面位置の光軸１０からの位置関係を規定しており、屈折レンズ群４の光軸１０から画面中心までの距離Ｌｉに対する、画面の鉛直方向の寸法｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝の比が０．５より大きいこと、すなわち、画面全体が投写光学系の鉛直上方に位置することが必要であることを意味する。

もし、条件式（７）におけるＬｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝が、下限値０．５以下となると、スクリーン６と投写光路又は投写光学系との干渉が生じてしまう。

条件式（８）は、ライトバルブ３のオフセット量Ｌｌを規定しており、オフセット量Ｌｌに対するライトバルブの短辺Ｈｌの比が、０．５４以上であることを意味する。

もし、条件式（８）におけるＬｌ／Ｈｌが下限値０．５４より小さくなると、オフセット量Ｌｌが小さくなりすぎ、画面位置が屈折レンズ群４の光軸１０に近づき過ぎるため、スクリーン６と投写光路又は投写光学系との干渉が生じてしまう。また、この場合には、照明光と投写光の分離も困難になってしまう。

なお、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００においては、投写光学系のＦナンバーは３．５であり、ＤＭＤ中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｌは７．２ｍｍであり、投写倍率Ｍ＝Ｄｉ／Ｄｌは８３．８７倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｉは５５０ｍｍである。また、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝は０．９１であり、条件式（７）におけるＬｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝は０．６７であり、条件式（８）におけるＬｌ／Ｈｌは０．７３である。また、ＴＶ歪曲は０．１２％以下であり、上限の許容値の目安である１％程度よりも十分に小さい。

また、図８及び図９は、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±５ｍｍである。本出願の収差図において、横軸（ＰＹ、ＰＸ）は瞳座標を表し、縦軸（ＥＸ、ＥＹ）は収差を表す。また、ＰＹ−ＥＹの図はタンジェンシャル方向、ＰＸ−ＥＸの図はサジタル方向の瞳座標と収差の関係をそれぞれ表す。また、収差図は、３つの波長（実線は波長４６０ｎｍ、細かい破線は波長５４６ｎｍ、粗い破線は波長６５０ｎｍ）の光についてプロットされている。

以上に説明したように、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００によれば、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。また、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００によれば、非球面形状のレンズに加え、レンズ表面及びパワーミラー５の表面に自由曲面形状を採用しているので、パワーミラー５により発生する収差を良好に補正することができる。

実施の形態２．
以下に、本発明の実施の形態２に係る投写型画像表示装置２００を、図１０〜図１３を参照しながら説明する。

図１０は、実施の形態２に係る投写型画像表示装置２００の内部構成及び光路を示す側面図である。図１０において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図１１は、投写型画像表示装置２００のライトバルブ３及び屈折レンズ群４の構成を示す断面図である。図１１において、図２に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

表６は、投写型画像表示装置２００の光学系の光学データを示す。また、表７〜表９は、投写型画像表示装置２００の屈折レンズ群４のレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０，Ｓ２１の光学データを示す。また、表１０は、投写型画像表示装置２００のパワーミラー５の表面（ミラー面）Ｓ２２の光学データを示す。表６〜表１０における光学データの記載方法は、実施の形態１において説明された表１〜表５における光学データの記載方法と同じである。

なお、実施の形態２に係る投写型画像表示装置２００において、パワーミラー５の光軸は、屈折レンズ群４の光軸１０から鉛直上方向にオフセット量３．１０ｍｍだけ偏心している。ここで、「パワーミラー５の光軸」とは、式（２）の右辺から第３項を除いた上記式Ｚ３（ｒ）の光軸である。

実施の形態２に係る投写型画像表示装置２００は、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００において、ＤＭＤ寸法及び投写画像寸法、屈折レンズ群４の構成枚数等の条件を同一にしたまま、さらにパワーミラー５の画面位置制御を高め、投写画像を屈折レンズ群４の光軸１０に近づくようにシフトさせた構成である。パワーミラー５のサイズも同一としながら、投写画像と、屈折レンズ群４を射出した主光線２３との干渉が生じない程度に、できるだけ投写画像を屈折レンズ群４の光軸１０に近づけている。

なお、実施の形態２に係る投写型画像表示装置２００においては、投写光学系のＦナンバーは３．５であり、ＤＭＤ中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｌは７．２ｍｍであり、投写倍率Ｍ＝Ｄｉ／Ｄｌは８３．８７倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｉは５２０ｍｍである。また、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝は、０．８６であり、条件式（７）におけるＬｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝は、０．６３であり、条件式（８）におけるＬｌ／Ｈｌは、０．７３である。また、ＴＶ歪曲は０．１３％以下であり、上限の許容値の目安である１％程度よりも十分に小さい。また、図１２及び図１３は、投写型画像表示装置２００の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±５ｍｍである。

以上に説明したように、実施の形態２に係る投写型画像表示装置２００によれば、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。

なお、実施の形態２において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

実施の形態３．
以下に、本発明の実施の形態３に係る投写型画像表示装置３００を、図１４〜図１７を参照しながら説明する。

図１４は、実施の形態３に係る投写型画像表示装置３００の内部構成及び光路を示す側面図である。図１４において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図１５は、投写型画像表示装置３００のライトバルブ３及び屈折レンズ群４の構成を示す断面図である。図１５において、図２に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

表１１は、投写型画像表示装置３００の光学系の光学データを示す。また、表１２〜表１４は、投写型画像表示装置３００の屈折レンズ群４のレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０，Ｓ２１の光学データを示す。また、表１５は、投写型画像表示装置３００のパワーミラー５の表面（ミラー面）Ｓ２２の光学データを示す。表１１〜表１５における光学データの記載方法は、実施の形態１において説明した表１〜表５における光学データの記載方法と同じである。

なお、実施の形態３に係る投写型画像表示装置３００において、パワーミラー５の光軸は、屈折レンズ群４の光軸１０から鉛直上方向にオフセット量４．２３ｍｍだけ偏心している。ここで、「パワーミラー５の光軸」とは、式（２）の右辺から第３項を除いた上記式Ｚ３（ｒ）の光軸である。

実施の形態３に係る投写型画像表示装置３００は、実施の形態２に係る投写型画像表示装置２００において、ＤＭＤ寸法及び投写画像寸法、屈折レンズ群４の構成枚数等の条件を同一にしたまま、投写光学系のＦナンバーをより大きくしたものであり、さらにパワーミラー５の画面位置制御を高め、投写画像を屈折レンズ群４の光軸１０に近づくようにシフトさせた構成である。

一般的に、画像投写装置用の光源１には、超高圧水銀ランプが多く使用される。超高圧水銀ランプは、発光効率が良く、短アークギャップのものを使用すれば、光利用効率も比較的良くできる。しかし、現状の超高圧水銀ランプの寿命は十分に長くなく、輝度を上げるために、ランプの出力を上げると、さらに寿命が短くなる。また、光源から広い角度空間に渡って光が放射されるため、集光効率及び光利用効率の向上には限界があり、投写型画像表示装置の更なる高輝度化を図るには問題点もある。

そこで、ランプに代わる光源として、ＬＥＤやレーザのような固体光源を用いることも可能である。ＬＥＤの場合、光源から放出される光の発散角は大きいが、長寿命である点が有利である。一方、レーザは、光源から放射される光の発散角が小さいものを使用すれば、ランプと比べて、極めて光利用効率を高くできる。また、レーザの寿命は、ランプの寿命に比べても格段に長い。さらに、照明系及び投写光学系のＦナンバーも小さくできることから、装置を小型化できるメリットもある。

前述の通り、パワーミラー５のサイズが大きいほうが、歪曲補正及び画面位置制御の自由度が上がるため有利である。また、パワーミラー５をより大きくすることで、歪曲補正及び画面位置制御のみならず、非点収差や像面湾曲等の諸収差の補正にも自由度を割り当てることができ、屈折レンズ群４の収差補正の負担を軽減でき、屈折レンズ群４の構成の簡素化が図れるとともに、総合的な結像性能を向上することができる。

一方、パワーミラー５は、サイズが大きいため、生産性を考慮すると、樹脂のモールド成型で製作することが望ましい。しかし、モールド成型の場合、金型への樹脂充填の際の均一性、冷却時間、ヒケ等による形状誤差といった要因により、成型体が大きくなるに従って製造誤差が増大し、製造コストも増大する。このような観点から、パワーミラー５はできる限り小さいほうが望ましい。

また、画面位置を屈折レンズ群４の光軸１０に近づける際、投写画像の下端と屈折レンズ群４から射出される主光線２３との干渉を避ける必要がある。パワーミラー５のサイズが大きくなると、主光線２３はより屈折レンズ群４の光軸１０から鉛直上方に離れる。このため、屈折レンズ群４から射出されパワーミラー５に向かう主光線２３と、スクリーン６に向かう投写画像下端との干渉が生じやすくなる。よって、より画面位置を屈折レンズ群４の光軸１０に近づける点からも、パワーミラー５のサイズは小さいほうが望ましい。

一般に、投写光学系のＦナンバーが小さくなるほど、良好な結像性能及び歪曲性能を確保することが難しくなり、それらを確保するために、投写光学系の大型化や構成の複雑化を招く。実施の形態３に係る投写型画像表示装置３００においては、光源１としてレーザ等の固体光源を使用することによって、投写光学系のＦナンバーを大きくしているため、結像性能を確保しやすく、屈折レンズ群４のサイズを小さくでき、屈折レンズ群４を構成する個々のレンズの曲率も小さくでき構成を簡略にできる。また、パワーミラー５の小型化も図れる。よって、投写画像下端との干渉も生じにくく、スクリーン６下の部分の高さをより一層小さくすることができる。

なお、実施の形態３に係る投写型画像表示装置３００においては、ＤＭＤ中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｌは７．２ｍｍであり、投写倍率Ｍ＝Ｄｉ／Ｄｌは８３．８７倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸１０との距離Ｌｉは４９０ｍｍである。また、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝は０．８１であり、条件式（７）におけるＬｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝は０．５９であり、条件式（８）におけるＬｌ／Ｈｌは０．７３である。また、ＴＶ歪曲は０．１５％以下であり、上限の許容値の目安である１％程度よりも十分に小さい。また、図１６及び図１７は、投写型画像表示装置３００の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±５ｍｍである。

以上に説明したように、実施の形態３に係る投写型画像表示装置３００によれば、簡略な構成としつつ、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。

なお、実施の形態３において、上記以外の点は、上記実施の形態１又は２の場合と同じである。

実施の形態４．
以下に、本発明の実施の形態４に係る投写型画像表示装置４００を、図１８及び図１９を参照しながら説明する。

図１８及び図１９は、本発明の実施の形態４に係る投写型画像表示装置４００の内部構成及び光路を示す側面図である。図１８は、スクリーン６を水平方向（図１８における左方向）に向けて投写型画像表示装置４００を設置した場合の投写型画像表示装置４００の内部構成及び光路を示す。また、図１９は、投写型画像表示装置４００をスクリーンに向かって正面から見た場合の内部構成及び光路を示す。図１８及び図１９において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

実施の形態４に係る投写型画像表示装置４００は、屈折レンズ群４からパワーミラー５に至る光路の途中に、屈折レンズ群４からの光画像の進行方向を折り返す２枚の平面ミラー８，７を介在させた点が、上記実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００と相違する。図１８及び図１９に示されるように、平面ミラー７は、スクリーン６とパワーミラー５との間に配置され、平面ミラー８は、パワーミラー５の鉛直上方に配置されている。なお、実施の形態４においては、平面ミラー８，７を介在させずに、屈折レンズ群４からパワーミラー５に至る光路を直線とみなした場合において、前記条件式（６）〜（８）を満足させるように照明光学系（光源１及び光学系２）、ライトバルブ３、屈折レンズ群４、パワーミラー５、及びスクリーン６を配置している。

平面ミラー７は、スクリーン６面に対して平行な水平軸に対して、反射面を鉛直上方に向けて傾いて配置され、平面ミラー８は、スクリーン６中心を通る鉛直面に対して、反射面を鉛直下向に向けて傾いて配置されている。投写型画像表示装置４００は、屈折レンズ群４から射出され、平面ミラー８により反射された投写光は、平面ミラー７により反射され、さらにパワーミラー５により反射され、スクリーン６に向かう投写光を横切るように構成されている。また、このように構成することで、屈折レンズ群４を、その光軸がスクリーン面と略並行となるよう、パワーミラー５の鉛直上方であってスクリーン６の背面側に配置して、装置の筐体内にコンパクトに収納できるように構成されている。

平面ミラー面８の法線と、水平面とのなす角度（°）（上方を正方向とする）をθ１とすると、投写型画像表示装置４００は、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
２２＜θ１＜３７ …（９）

条件式（９）において、角度θ１が下限値２２°を下回ると、平面ミラー８から平面ミラー７に向かう光線と、パワーミラー５との干渉が生じてしまう。また、角度θ１が上限値３７°を上回ると、屈折レンズ群４及び平面ミラー８と、パワーミラー５からスクリーン６に向かう投写光との干渉が生じてしまう。

なお、実施の形態４に係る投写型画像表示装置４００における屈折レンズ群４及びパワーミラー５の形状等の光学的特性は、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００に関して示された表１〜表５の光学データと同じである。

以上に説明したように、実施の形態４に係る投写型画像表示装置４００によれば、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。

なお、実施の形態４において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

また、実施の形態４における平面ミラー７，８を、実施の形態１以外の実施の形態の構成に適用することも可能である。

実施の形態５．
以下に、本発明の実施の形態５に係る投写型画像表示装置５００を、図２０及び図２１を参照しながら説明する。

図２０及び図２１は、本発明の実施の形態５に係る投写型画像表示装置５００の内部構成及び光路を示す側面図である。図２０は、スクリーン６を水平方向（図２０における左方向）に向けて投写型画像表示装置５００を設置した場合の投写型画像表示装置５００の内部構成及び光路を示す。また、図２１は、投写型画像表示装置５００をスクリーンに向かって正面から見た場合の内部構成及び光路を示す。図２０及び図２１において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

実施の形態５に係る投写型画像表示装置５００は、屈折レンズ群４からパワーミラー５に至る光路の途中に、屈折レンズ群４からの光画像の進行方向を折り返す１枚の平面ミラー７を介在させた点が、上記実施の形態１に係る投写型画像表示装置１００と相違する。図２０及び図２１に示されるように、平面ミラー７は、スクリーン６とパワーミラー５との間に配置されている。なお、実施の形態５においては、平面ミラー７を介在させずに、屈折レンズ群４からパワーミラー５に至る光路を直線とみなした場合において、前記条件式（６）〜（８）を満足させるように照明光学系１，２、ライトバルブ３、及び屈折レンズ群４を配置している。

平面ミラー７は、スクリーン面に対して平行な水平軸に対して、反射面を鉛直上方に向けて傾いて配置され、屈折レンズ群４を射出した投写光が、平面ミラー７により反射された後、さらにパワーミラー５により反射され、スクリーン６に向かう投写光を横切るように構成されている。このように構成することで、屈折レンズ群４を、パワーミラー５の鉛直上方に配置して、装置の筐体内にコンパクトに収納することができる。

また、投写型画像表示装置５００は、条件式（９）を満足することが望ましい。条件式（９）において、角度θ１が下限値２２°を下回ると、屈折レンズ群４を射出して平面ミラー７に向かう光線と、パワーミラー５との干渉が生じてしまう。また、角度θ１が上限値３７°を上回ると、屈折レンズ群４と、パワーミラー５を射出してスクリーン６に向かう投写光との干渉が生じてしまう。

なお、実施の形態５に係る投写型画像表示装置５００における屈折レンズ群４及びパワーミラー５の形状等の光学的特性は、実施の形態２に係る投写型画像表示装置２００に関して示された表６〜表１０の光学データと同じである。

以上に説明したように、実施の形態５に係る投写型画像表示装置５００によれば、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。

なお、実施の形態５において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

また、実施の形態４における平面ミラー７を、実施の形態１以外の実施の形態の構成に適用することも可能である。

実施の形態６．
以下に、本発明の実施の形態６に係る投写型画像表示装置６００を、図２２〜図２９を参照しながら説明する。

図２２は、実施の形態６に係る投写型画像表示装置６００の内部構成及び光路を示す側面図である。図２２において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図２３は、投写型画像表示装置６００のライトバルブ３及び屈折レンズ群４の構成を示す断面図である。図２３において、図２に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

表１６は、投写型画像表示装置６００の光学系の光学データを示す。また、表１７〜表１９は、投写型画像表示装置６００の屈折レンズ群４のレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０，Ｓ２１の光学データを示す。また、表２０は、投写型画像表示装置６００のパワーミラー５の表面（ミラー面）Ｓ２２の光学データを示す。表１６〜表２０における光学データの記載方法は、表１〜表５における光学データの記載方法と同じである。

なお、実施の形態６に係る投写型画像表示装置６００において、ライトバルブ３は、屈折レンズ群４の光軸１０とライトバルブ３表示面を拡張した平面との交点を含む水平軸（光軸１０に直交する方向の水平軸であって、図２２が描かれている紙面に垂直な方向の軸）を中心として、ライトバルブ３の画面上辺を表示する部分（図２２における下側）が屈折レンズ群４を構成するレンズから遠ざかる方向に２．７１°回転して（すなわち、図２３におけるＯＢＪの下部を左に移動させた姿勢で）配置されている。

ここで、ライトバルブ３を回転して配置する実施の形態６に係る投写型画像表示装置６００の効果について説明する。図２４は、図７において破線で示した従来の光学系において、パワーミラー５を、面頂点を含みスクリーン面に対して平行な水平軸を中心にして、パワーミラー５の上部がスクリーン６に近づく方向に回転させた比較例の場合の構成を示す図である。この場合、画面位置は、従来よりも屈折レンズ群４の光軸１０に近づけることができるが、画面上方部がよりパワーミラー５からより遠ざかる方向に結像面が傾き、さらに、図２５に示すような、画面上方に凸となるような形状の歪曲が生じてしまう。

図２６には、図２４において、ライトバルブ３を、屈折レンズ群４の光軸１０とライトバルブ３表示面を拡張した平面との交点を含む、図２６の紙面に垂直な方向の水平軸を中心として、ライトバルブ３の画面上辺を表示する部分（図２６におけるライトバルブ３の下側）が屈折レンズ群４を構成するレンズから遠ざかる方向に回転して配置した構成を示す図である。

この構成においては、ライトバルブ３の表示面の中でも、屈折レンズ群４の光軸１０に沿った距離で、屈折レンズ群４に対して遠い部分ほど、パワーミラー５により近い位置に結像されるため、従来例を示す図２４で発生した結像面の傾きが補正できる。同時に、図２７で示すように、歪曲のない画像を投写することもできる。

以上に説明したように、ライトバルブ３を、屈折レンズ群４の光軸１０とライトバルブ３表示面を拡張した平面との交点を含む、図２６の紙面に垂直な方向の水平軸を中心として、回転して配置した構成にすることで、より良好な結像性能及び歪曲性能が実現できる。

なお、投写型画像表示装置６００においては、投写光学系のＦナンバーは５であり、ＤＭＤ中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｌは７．２ｍｍであり、投写倍率Ｍ＝Ｄｉ／Ｄｌは８３．８７倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸１０との距離Ｌｉは４７７．１ｍｍである。また、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝は０．７９であり、条件式（７）におけるＬｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝は０．５８であり、条件式（８）におけるＬｌ／Ｈｌは０．７３である。また、ＴＶ歪曲は０．３５％以下であり、上限の許容値の目安である１％程度よりも十分に小さい。また、図２８及び図２９は、投写型画像表示装置６００の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±５ｍｍである。

以上に説明したように、実施の形態６に係る投写型画像表示装置６００によれば、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。

なお、実施の形態６において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

また、実施の形態６におけるライトバルブ３の配置を、実施の形態６以外の他の実施の形態の構成に適用することも可能である。

参考例．
以下に、参考例の投写型画像表示装置６５０を、図３０〜図３３を参照しながら説明する。

図３０は、参考例の投写型画像表示装置６５０の内部構成及び光路を示す側面図である。図３０において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図３１は、投写型画像表示装置６５０のライトバルブ３及び屈折レンズ群４の構成を示す断面図である。図３１において、図２に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

表２１は、投写型画像表示装置６５０の光学系の光学データを示す。また、表２２〜表２４は、投写型画像表示装置６５０の屈折レンズ群４のレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０，Ｓ２１の光学データを示す。また、表２５は、投写型画像表示装置２００のパワーミラー５の表面（ミラー面）Ｓ２２の光学データを示す。表２１〜表２５における光学データの記載方法は、実施の形態１において説明された表１〜表５における光学データの記載方法と同じである。

なお、投写型画像表示装置６５０においては、投写光学系のＦナンバーは５であり、ＤＭＤ中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｌは５．４２ｍｍであり、投写倍率Ｍ＝Ｄｉ／Ｄｌは８３．８７倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸１０との距離Ｌｉは４５４．４ｍｍである。また、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝は１．０であり、条件式（７）におけるＬｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝は０．５５であり、条件式（８）におけるＬｌ／Ｈｌは０．５５である。また、ＴＶ歪曲は０．２１％以下であり、上限の許容値の目安である１％程度よりも十分に小さい。また、図３０及び図３１は、投写型画像表示装置６５０の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±５ｍｍである。

この参考例の構成は、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝が１．０であり、条件式（６）を満たさないものである。

なお、参考例において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

実施の形態７．
以下に、本発明の実施の形態７に係る投写型画像表示装置７００を、図３４〜図３７を参照しながら説明する。

図３４は、実施の形態７に係る投写型画像表示装置７００の内部構成及び光路を示す側面図である。図３４において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図３５は、投写型画像表示装置７００のライトバルブ３及び屈折レンズ群４の構成を示す断面図である。図３５において、図２に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

表２６は、投写型画像表示装置７００の光学系の光学データを示す。また、表２７〜表２９は、投写型画像表示装置７００の屈折レンズ群４のレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０，Ｓ２１の光学データを示す。また、表３０は、投写型画像表示装置７００のパワーミラー５の表面（ミラー面）Ｓ２２の光学データを示す。表２６〜表３０における光学データの記載方法は、実施の形態１において説明された表１〜表５における光学データの記載方法と同じである。

なお、投写型画像表示装置７００においては、投写光学系のＦナンバーは５であり、ＤＭＤ中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｌは５．４２ｍｍであり、投写倍率Ｍ＝Ｄｉ／Ｄｌは８３．８７倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｉは４４５．３ｍｍである。また、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝は０．９８であり、条件式（７）におけるＬｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝は０．５４であり、条件式（８）におけるＬｌ／Ｈｌは０．５５である。また、ＴＶ歪曲は０．２４％以下であり、上限の許容値の目安である１％程度よりも十分に小さい。また、図３６及び図３７は、投写型画像表示装置７００の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±５ｍｍである。

以上に説明したように、実施の形態７に係る投写型画像表示装置７００によれば、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。

なお、実施の形態７において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

実施の形態８．
以下に、本発明の実施の形態８に係る投写型画像表示装置８００を、図３８〜図４１を参照しながら説明する。

図３８は、実施の形態８に係る投写型画像表示装置８００の内部構成及び光路を示す側面図である。図３８において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図３９は、投写型画像表示装置８００のライトバルブ３及び屈折レンズ群４の構成を示す断面図である。図３９において、図２に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

表３１は、投写型画像表示装置８００の光学系の光学データを示す。また、表３２〜表３４は、投写型画像表示装置８００の屈折レンズ群４のレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０，Ｓ２１の光学データを示す。また、表３５は、投写型画像表示装置８００のパワーミラー５の表面（ミラー面）Ｓ２２の光学データを示す。表３１〜表３５における光学データの記載方法は、実施の形態１において説明された表１〜表５における光学データの記載方法と同じである。

なお、投写型画像表示装置８００においては、投写光学系のＦナンバーは５であり、ＤＭＤ中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｌは５．９ｍｍであり、投写倍率Ｍ＝Ｄｉ／Ｄｌは８３．８７倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸１０との距離Ｌｉは４７０．９ｍｍである。また、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝は０．９５であり、条件式（７）におけるＬｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝は０．５７であり、条件式（８）におけるＬｌ／Ｈｌは０．６０である。また、ＴＶ歪曲は０．２７％以下であり、上限の許容値の目安である１％程度よりも十分に小さい。また、図４０及び図４１は、投写型画像表示装置８００の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±５ｍｍである。

以上に説明したように、実施の形態８に係る投写型画像表示装置８００によれば、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。

なお、実施の形態８において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

実施の形態９．
以下に、本発明の実施の形態９に係る投写型画像表示装置９００を、図４２〜図４５を参照しながら説明する。

図４２は、実施の形態９に係る投写型画像表示装置９００の内部構成及び光路を示す側面図である。図４２において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図４３は、投写型画像表示装置２００のライトバルブ３及び屈折レンズ群４の構成を示す断面図である。図４３において、図２に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

表３６は、投写型画像表示装置９００の光学系の光学データを示す。また、表３７〜表３９は、投写型画像表示装置９００の屈折レンズ群４のレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０，Ｓ２１の光学データを示す。また、表４０は、投写型画像表示装置９００のパワーミラー５の表面（ミラー面）Ｓ２２の光学データを示す。表３６〜表４０における光学データの記載方法は、実施の形態１において説明された表１〜表５における光学データの記載方法と同じである。

なお、投写型画像表示装置９００においては、投写光学系のＦナンバーは５であり、ＤＭＤ中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｌは５．９ｍｍであり、投写倍率Ｍ＝Ｄｉ／Ｄｌは８３．８７倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸１０との距離Ｌｉは４７０．０ｍｍである。また、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝は０．９３であり、条件式（７）におけるＬｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝は０．５６であり、条件式（８）におけるＬｌ／Ｈｌは０．６０である。また、ＴＶ歪曲は０．３５％以下であり、上限の許容値の目安である１％程度よりも十分に小さい。また、図４４及び図４５は、投写型画像表示装置９００の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±５ｍｍである。

以上に説明したように、実施の形態９に係る投写型画像表示装置９００によれば、斜め投写ながら、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。

なお、実施の形態９において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

実施の形態１０．
以下に、本発明の実施の形態１０に係る投写型画像表示装置１０００を、図４６〜図４９を参照しながら説明する。

図４６は、実施の形態１０に係る投写型画像表示装置１０００の内部構成及び光路を示す側面図である。図４６において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図４７は、投写型画像表示装置１０００のライトバルブ３及び屈折レンズ群４の構成を示す断面図である。図４７において、図２に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

表４１は、投写型画像表示装置１０００の光学系の光学データを示す。また、表４２〜表４４は、投写型画像表示装置１０００の屈折レンズ群４のレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０，Ｓ２１の光学データを示す。また、表４５は、投写型画像表示装置１０００のパワーミラー５の表面（ミラー面）Ｓ２２の光学データを示す。表４１〜表４５における光学データの記載方法は、実施の形態１において説明された表１〜表５における光学データの記載方法と同じである。

なお、実施の形態１０に係る投写型画像表示装置１０００において、ライトバルブ３は、屈折レンズ群４の光軸１０とライトバルブ３表示面を拡張した平面との交点を含む水平軸（光軸１０に直交する方向の水平軸であって、図４６が描かれている紙面に垂直な方向の軸）を中心として、ライトバルブ３の画面上辺を表示する部分（図４６における下側）が屈折レンズ群４を構成するレンズから遠ざかる方向に１．３３°回転して（すなわち、図２３におけるＯＢＪの下部を左に移動させた姿勢で）配置されている。

投写型画像表示装置１０００においては、投写光学系のＦナンバーは５であり、ＤＭＤ中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｌは６．５ｍｍであり、投写倍率Ｍ＝Ｄｉ／Ｄｌは８３．８７倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群４の光軸１０との距離Ｌｉは４７９．７ｍｍである。また、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝は、０．８８であり、条件式（７）におけるＬｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝は０．５８であり、条件式（８）におけるＬｌ／Ｈｌは０．６６である。また、ＴＶ歪曲は０．２５％以下であり、上限の許容値の目安である１％程度よりも十分に小さい。また、図４８及び図４９は、投写型画像表示装置１０００の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±５ｍｍである。

以上に説明したように、実施の形態１０に係る投写型画像表示装置１０００によれば、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。

なお、実施の形態１０において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

実施の形態１１．
以下に、本発明の実施の形態１１に係る投写型画像表示装置１１００を、図５０〜図５３を参照しながら説明する。

図５０は、実施の形態１１に係る投写型画像表示装置１１００の内部構成及び光路を示す側面図である。図５０において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図５１は、投写型画像表示装置１１００のライトバルブ３及び屈折レンズ群４の構成を示す断面図である。図５０において、図２に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

表４６は、投写型画像表示装置１１００の光学系の光学データを示す。また、表４７〜表４９は、投写型画像表示装置１１００の屈折レンズ群４のレンズ表面Ｓ３，Ｓ２０，Ｓ２１の光学データを示す。また、表５０は、投写型画像表示装置１１００のパワーミラー５の表面（ミラー面）Ｓ２２の光学データを示す。表４６〜表５０における光学データの記載方法は、実施の形態１において説明した表１〜表５における光学データの記載方法と同じである。

なお、実施の形態１１に係る投写型画像表示装置１１００において、ライトバルブ３は、屈折レンズ群４の光軸１０とライトバルブ３表示面を拡張した平面との交点を含む水平軸（光軸１０に直交する方向の水平軸であって、図５０が描かれている紙面に垂直な方向の軸）を中心として、ライトバルブ３の画面上辺を表示する部分（図５０における下側）が屈折レンズ群４を構成するレンズから遠ざかる方向に２．１１°回転して（すなわち、図２３におけるＯＢＪの下部を左に移動させた姿勢で）配置されている。

投写型画像表示装置１１００において、投写光学系のＦナンバーは５であり、ＤＭＤ中心と屈折レンズ群の光軸１０との距離Ｌｌは７．０ｍｍであり、投写倍率Ｍ＝Ｄｉ／Ｄｌは８３．８７倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸１０との距離Ｌｉは４８７．３ｍｍである。また、条件式（６）におけるＬｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝は０．８３であり、条件式（７）におけるＬｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝は０．５９であり、条件式（８）におけるＬｌ／Ｈｌは０．７１である。また、ＴＶ歪曲は０．３２％以下であり、上限の許容値の目安である１％程度よりも十分に小さい。また、図５２及び図５３は、投写型画像表示装置１１００の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±５ｍｍである。

以上に説明したように、実施の形態１１に係る投写型画像表示装置１１００によれば、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。

なお、実施の形態１１において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

実施の形態１２．
以下に、本発明の実施の形態１２に係る投写型画像表示装置１２００を、図５４及び図５５を参照しながら説明する。

図５４は、実施の形態１２に係る投写型画像表示装置１２００を水平横方向から見た場合の内部構成及び光路を示す側面図であり、図５５は、投写型画像表示装置１２００を鉛直上方向から見た場合の内部構成及び光路を示す上面図である。図５４及び図５５のそれぞれにおいて、図３８に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

実施の形態１２に係る投写型画像表示装置１２００は、屈折レンズ群４からパワーミラー５に至る光路の途中に、屈折レンズ群４からの光画像の進行方向を折り返す１枚の平面ミラー１１を介在させた点が、上記実施の形態８に係る投写型画像表示装置８００と相違する。平面ミラー１１は、屈折レンズ群４から射出された投写光を水平方向に折り曲げて、物理的な位置関係としてスクリーン６とパワーミラー５との間に屈折レンズ群４を配置させることで、投写光学系をコンパクトに筐体内に収納することを可能にしている。

平面ミラー１１により折り曲げられる前後の、投写光軸のなす角度（°）をθ２とすると、投写型画像表示装置１２００は、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
２０≦θ２≦９０ …（１０）

条件式（１０）において、角度θ２が下限値２０°を下回ると、屈折レンズ群４及びライトバルブ３と、パワーミラー５及びパワーミラー５からスクリーン６に向かう投写光との干渉が生じてしまう。また、角度θ２が上限値９０°を上回ると、屈折レンズ群４及びライトバルブ３がパワーミラー５から離れて位置することになり、投写光学系をコンパクトに配置することができなくなってしまう。

なお、実施の形態１２に係る投写型画像表示装置１２００における屈折レンズ群４及びパワーミラー５の形状等の光学的特性は、実施の形態８に係る投写型画像表示装置８００に関して示された表３１〜表３５の光学データと同じである。

以上に説明したように、実施の形態１２に係る投写型画像表示装置１２００によれば、スクリーン６の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。

なお、実施の形態１２において、上記以外の点は、上記実施の形態８の場合と同じである。

変形例．
上記各実施の形態においては、投写型画像表示装置がスクリーンを透過式とするリア投写型である場合を説明したが、本発明はリア投写型には限定されず、本発明をフロント投写型に適用することもできる。

また、本発明の投写型画像表示装置を、上下、左右、又は、上下左右に並ぶように組み合わせることによって、複数のスクリーンからなるマルチ画面を構成することも可能である。

本発明の実施の形態１に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態１に係る投写型画像表示装置のライトバルブ及び屈折レンズ群の構成を示す断面図である。 屈折レンズ群の光軸に対するＤＭＤ中心位置のオフセット量がゼロである比較例におけるＤＭＤの動作を説明するための図である。 全反射プリズムを使用した比較例における構成及び照明光と投写光の光路を概略的に示す図である。 屈折レンズ群の光軸に対するＤＭＤ中心位置のオフセットが存在する実施の形態１におけるＤＭＤの動作を説明するための図である。 全反射プリズムを使用しない実施の形態１の場合における照明光と投写光の光路を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る投写型画像表示装置の各構成の位置関係を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る投写型画像表示装置の収差図（その１）である。 実施の形態１に係る投写型画像表示装置の収差図（その２）である。 本発明の実施の形態２に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態２に係る投写型画像表示装置のライトバルブ及び屈折レンズ群の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る投写型画像表示装置の収差図（その１）である。 実施の形態２に係る投写型画像表示装置の収差図（その２）である。 本発明の実施の形態３に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態３に係る投写型画像表示装置のライトバルブ及び屈折レンズ群の構成を示す断面図である。 実施の形態３に係る投写型画像表示装置の収差図（その１）である。 実施の形態３に係る投写型画像表示装置の収差図（その２）である。 本発明の実施の形態４に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態４に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路をスクリーン正面又は背面から見た図である。 本発明の実施の形態５に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態５に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路をスクリーン正面又は背面から見た図である。 本発明の実施の形態６に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態６に係る投写型画像表示装置のライトバルブ及び屈折レンズ群の構成を示す断面図である。 非球面ミラーを傾けて配置した比較例の場合の内部構成及び光路を概略的に示す図である。 図２４の比較例の構成における投写画像の歪曲を示す図である。 ライトバルブを傾けて配置した実施の形態６の場合の内部構成及び光路を概略的に示す図である。 図２６に示される実施の形態６の構成における投写画像の歪曲を示す図である。 実施の形態６に係る投写型画像表示装置の収差図（その１）である。 実施の形態６に係る投写型画像表示装置の収差図（その２）である。 参考例の投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 参考例の投写型画像表示装置のライトバルブ及び屈折レンズ群の構成を示す断面図である。 参考例の投写型画像表示装置の収差図（その１）である。 参考例の投写型画像表示装置の収差図（その２）である。 本発明の実施の形態７に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態７に係る投写型画像表示装置のライトバルブ及び屈折レンズ群の構成を示す断面図である。 実施の形態７に係る投写型画像表示装置の収差図（その１）である。 実施の形態７に係る投写型画像表示装置の収差図（その２）である。 本発明の実施の形態８に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態８に係る投写型画像表示装置のライトバルブ及び屈折レンズ群の構成を示す断面図である。 実施の形態８に係る投写型画像表示装置の収差図（その１）である。 実施の形態８に係る投写型画像表示装置の収差図（その２）である。 本発明の実施の形態９に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態９に係る投写型画像表示装置のライトバルブ及び屈折レンズ群の構成を示す断面図である。 実施の形態９に係る投写型画像表示装置の収差図（その１）である。 実施の形態９に係る投写型画像表示装置の収差図（その２）である。 本発明の実施の形態１０に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態１０に係る投写型画像表示装置のライトバルブ及び屈折レンズ群の構成を示す断面図である。 実施の形態１０に係る投写型画像表示装置の収差図（その１）である。 実施の形態１０に係る投写型画像表示装置の収差図（その２）である。 本発明の実施の形態１１に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態１１に係る投写型画像表示装置のライトバルブ及び屈折レンズ群の構成を示す断面図である。 実施の形態１１に係る投写型画像表示装置の収差図（その１）である。 実施の形態１１に係る投写型画像表示装置の収差図（その２）である。 本発明の実施の形態１２に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す側面図である。 実施の形態１２に係る投写型画像表示装置の内部構成及び光路を示す上面図である。

符号の説明

１ 光源、 ２ 光学系、 ３ ライトバルブ、 ４ 屈折レンズ群、 ５ パワーミラー、 ６ スクリーン、 ７，８ 平面ミラー、 １０ 屈折レンズ群の光軸、 １１ 平面ミラー、 ２１，２２，２３ 屈折レンズ群からパワーミラーに向かう主光線、 ３１，３２，３３ パワーミラーからスクリーンに向かう主光線、 ４０ ＤＭＤの基準面、 ４１ ＯＦＦ状態の微小ミラー、 ４２ ＯＮ状態の微小ミラー、 ５０ 照明光軸、 ５１ ＤＭＤに向かう照明光、 ６０ 投写光軸、 ６１ ＤＭＤからの投写光、 ７０ ＯＦＦ光の光軸、 ７１ ＯＦＦ光、 ８０ 全反射プリズム、 ８１ 第１のプリズム、 ８２ 第２のプリズム、 ９０ 照明光、 ９１ 投写光、 １３１，１３２，１３３ パワーミラーからスクリーンに向かう主光線、 １００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００ 投写型画像表示装置。

Claims (10)

1. 光源を含む照明光学系と、
   前記照明光学系からの光を、光画像として射出する反射型のライトバルブと、
   前記ライトバルブから射出された前記光画像を拡大投写する投写光学系と、
   前記投写光学系で拡大された光画像が投写されるスクリーンと
   を有し、
   前記投写光学系は、
   前記ライトバルブからの光画像を拡大する屈折レンズ群と、
   自由曲面形状の光反射面を持ち、前記屈折レンズ群からの光画像を前記自由曲面形状の光反射面で拡大反射するパワーを持つパワーミラーと
   を有し、
   前記ライトバルブは、該ライトバルブの中心位置を前記屈折レンズ群の光軸から所定の方向にオフセットして配置され、
   前記ライトバルブの対角寸法をＤｌとし、
   前記ライトバルブの前記オフセット方向の辺の寸法をＨｌとし、
   前記スクリーン上の投写画像の対角寸法をＤｉとし、
   前記ライトバルブの中心から前記屈折レンズ群の光軸までの距離をＬｌとし、
   前記スクリーン上の投写画像の中心から前記屈折レンズ群の光軸までの距離をＬｉとしたときに、
   前記投写光学系は、以下の条件式
   ０．８≦Ｌｉ／｛（Ｄｉ／Ｄｌ）・Ｌｌ｝＜１．０
   Ｌｉ／｛Ｈｌ・（Ｄｉ／Ｄｌ）｝＞０．５
   Ｌｌ／Ｈｌ≧０．５４
   を満足し、
   前記自由曲面形状の光反射面で拡大反射された前記光画像が、前記スクリーンの背面に向けて、前記スクリーンの法線に対して傾斜を有する方向に進み、前記スクリーンの背面に投写されるように、前記屈折レンズ群及び前記パワーミラーを配置した
   ことを特徴とする投写型画像表示装置。
2. 前記オフセットの方向は、前記スクリーンを水平方向に向けて前記投写型画像表示装置を設置した場合における鉛直下方であり、
   前記ライトバルブの前記オフセット方向の辺は、前記ライトバルブの短辺である
   ことを特徴とする請求項１に記載の投写型画像表示装置。
3. 前記屈折レンズ群は、複数のレンズを含み、
   前記複数のレンズの表面の一つ以上は、自由曲面形状である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の投写型画像表示装置。
4. 前記屈折レンズ群の中の前記パワーミラーに最も近いレンズの表面は、自由曲面形状であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の投写型画像表示装置。
5. 前記屈折レンズ群から前記パワーミラーに至る光路の途中に、前記屈折レンズ群からの光画像の進行方向を折り返す平面ミラーを介在させ、
   前記平面ミラーが介在せず、前記屈折レンズ群から前記パワーミラーに至る光路を直線とみなした場合において、前記条件式を満足させるように前記照明光学系、前記ライトバルブ、及び前記屈折レンズ群を配置した
   ことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の投写型画像表示装置。
6. 前記平面ミラーが、複数枚配置されたことを特徴とする請求項５に記載の投写型画像表示装置。
7. 前記照明光学系、前記ライトバルブ、及び前記屈折レンズ群は、前記スクリーンを水平方向に向けて前記投写型画像表示装置を設置した場合における位置関係において、前記スクリーンの下端と上端の間に配置されることを特徴とする請求項５又は６に記載の投写型画像表示装置。
8. 前記照明光学系、前記ライトバルブ、及び前記屈折レンズ群は、前記スクリーンと前記パワーミラーの間に配置されることを特徴とする請求項５から７までのいずれかに記載の投写型画像表示装置。
9. 前記ライトバルブは、前記屈折レンズ群の光軸と前記ライトバルブの表示面を拡張した平面との交点を含む、前記光軸に直交する方向の水平軸を中心として、前記ライトバルブの画面上辺を表示する部分を前記屈折レンズ群から遠ざかる方向に回転させた姿勢で配置されていることを特徴とする請求項１から８までのいずれかに記載の投写型画像表示装置。
10. 前記光源は、波長帯の異なる複数の固体光源群を含むことを特徴とする請求項１から９までのいずれかに記載の投写型画像表示装置。

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