CN1484779A - 图像显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像显示系统，包括：照明光源系，由抛物面镜12和聚光透镜13构成；发送装置10，由施加来自照明光源系的光于图像信息后射出的光阀14构成；投影光学装置20，由将来自发送装置10的光投影的折射光学透镜21、利用具有负功率的反射面将来自折射光学透镜21的光反射后放大投影的凸面镜22构成；以及显示装置30，在感光面30A接受来自投影光学装置20的光后，在图像显示面30B显基于照图像信息的图像；在自投影光学装置20的光轴23避开的位置配置发送装置10，而且在显示装置30的前面和投影光学装置20的背面之间配置发送装置10。

Description

图像显示系统

技术领域

本发明涉及将具有图像信息的光从背面向显示装置放大投影而显示图像的图像显示系统。

背景技术

图1是表示以往的图像显示系统的构造图。

在图1，1是发出光的发光体，2是将自发光体1发出的光反射成大致变成平行的抛物面镜，3是将抛物面镜2所反射的光聚光的聚光透镜。发光体1、抛物面镜2以及聚光透镜3构成照明光源系。

4是依照图像信息将聚光透镜3所聚集的光在空间上调制强度的光阀，5是将利用光阀4调制了强度的光投影的投影光学透镜，6是将自投影光学透镜5所投影的光显示成图像的屏幕。光路以箭号表示。

其次说明动作。

自发光体1发出的光被抛物面镜2反射后，利用聚光透镜3向光阀4聚光。光阀4依照图像信息将所聚集的光在空间上调制强度。调制强度后的光利用投影光学透镜5自后方(图1的左方)向屏幕6投影，显示成图像。图像显示系统的利用者自图1的屏幕6的前方(图1的右方)视认图像。

图1的图像显示系统的深度相当于从由发光体1、抛物面镜2以及聚光透镜3构成的照明光源系至屏幕6为止的距离。若是可显示尺寸相同的图像的图像显示系统，在构造上使所述深度尽量薄较好。由于此理由，在图1所示的以往的图像显示系统，为了尽量抑制图像显示系统的深度而可薄型化，使用广角的投影光学透镜5将图像显示于屏幕6。

可是，因投影光学透镜5的广角有限制，为了将图1的图像显示系统更薄型化，如图2所示，在构造上设置相对于水平方向倾斜45°的平面镜7，将来自投影光学透镜5的光路弯曲后向屏幕6投影。

在图2的图像显示系统，在图像显示系统的高度方向(图2的上下方向)配置照明光源系或光阀4、投影光学透镜5的各构成元件，使得图像显示系统可薄型化。在此情况的图像显示系统的深度相当于自平面镜7至屏幕6为止的距离。使平面镜7相对于水平方向的倾斜大于45°时，可将图像显示系统更薄型化，但是光阀4及光源部分和投影光干涉，光变成阴影，光路偏离屏幕6。

又，在特开平6-11767号公报公开使用凸面镜替代图2的平面镜7，反射光后将图像放大投影于屏幕6的图像显示系统，但是在屏幕6显示扭曲的图像。

因以往的图像显示系统如上述所示构成，在图像显示系统的薄型化受到限制，具有不能进一步薄型化的课题。

发明内容

本发明为解决上述的问题点，其目的在于提供一种图像显示系统，抑制图像的扭曲，可放大显示，而且和以往相比，可更薄型化。

本发明的图像显示系统，包括：发送装置，施加照明光于图像信息作为光图像信号发送；投影光学装置，由将自所述发送装置发送的所述光图像信号投影的折射光学部及将自所述折射光学部所投影的所述光图像信号反射的反射部构成；以及显示装置，通过所述投影光学装置接受所述光图像信号，显示依照所述图像信息的图像；使得在偏离所述投影光学装置的光轴的位置配置发送装置，而且在显示装置的前面和投影光学装置的背面之间配置发送装置。

因而，得到可提供比以往薄型化的图像显示系统的效果。

本发明的图像显示系统，包括：发送装置，施加照明光于图像信息作为光图像信号发送；投影光学装置，由将自所述发送装置所发送的所述光图像信号投影的折射光学部及将自所述折射光学部所投影的所述光图像信号反射的反射部构成；以及显示装置，通过所述投影光学装置接受所述光图像信号后，显示依照所述图像信息的图像；使得所述发送装置配置于包括所述投影光学装置的光轴的水平面下方，而且所述显示装置配置于包括所述投影光学装置的光轴的水平面上方。

因而，得到可提供比以往更薄型化的图像显示系统的效果。

附图简单说明

图1是表示以往的图像显示系统的构造图。

图2是表示设置了平面镜的以往的图像显示系统的构造图。

图3是表示本发明的实施例1的图像显示系统的构造图。

图4是表示本发明的实施例2的图像显示系统的构造图。

图5是用以说明本发明的实施例3的图像显示系统的第一光路弯曲反射镜的配置条件的图。

图6是表示应用于本发明的实施例4的图像显示系统的显示装置的构造的透视图。

图7是表示在显示装置的菲捏耳透镜形成的折射型棱镜部的剖面形状图。

图8是表示在显示装置的菲捏耳透镜形成的全反射型棱镜部的剖面形状图。

图9是表示在显示装置的菲捏耳透镜形成的混合型棱镜部的剖面形状图。

图10是用以说明在图像显示面上产生多重像的迷光的动作例的图。

图11是表示应用于本发明的实施例5的图像显示系统的显示装置的菲捏耳透镜的剖面形状图。

图12是表示应用于本发明的实施例5的图像显示系统的显示装置的菲捏耳透镜的剖面形状图。

图13是表示在迷光吸收板的光透射层和光吸收层的叠层构造的图案图。

图14是表示应用于本发明的实施例5的图像显示系统的显示装置的菲捏耳透镜的剖面形状图。

发明的具体实施方式

以下，为了更详细说明本发明，按照附加的图面说明本发明的最佳实施例。

实施例1

图3是表示本发明的实施例1的图像显示系统的构造图，是外侧面看到的剖面构造图。利用箭号表示光路。

在图3的图像显示系统，10是射出具有图像信息的光(光图像信号)的发送装置，20是将来自发送装置10的光放大投影的投影光学装置，30是接受来自投影光学装置20的光后显示依照图像信息的图像的显示装置。

在图3的发送装置10，11是发出光的发光体，12是将来自在发送装置10的焦点所设置的发光体11的光反射而大致变成平行光的抛物面镜，13是将抛物面镜12所反射的平行光聚光的聚光透镜。发光体11、抛物面镜12以及聚光透镜13构成照明光源系。

又，在图3的发送装置10，14是按照图像信息将聚光透镜13所聚集的光(照明光)调制强度后射出的光阀(光阀装置)。在图3，将反射型的光调制元件设为光阀14，但是本发明可应用于例如透射型的液晶等的包括了所有的光调制元件的图像显示系统。又，发送装置10的光阀14是自发光方式·非发光方式的任一种都可。

在图3的投影光学装置20，21是折射光学透镜(折射光学部)，22是凸面镜(反射部)。为了减少扭曲像差，在折射光学透镜21或凸面镜22应用非球面形状，或令折射光学透镜21具有用以将凸面镜22发生的扭曲像差或像面弯曲各自抵消的扭曲像差或像面弯曲。

又，在图3的投影光学装置20，23是投影光学装置20的光轴。在图3的例子，折射光学透镜21、凸面镜22共用光轴23。在本实施例1，在偏离光轴23的位置配置发送装置10，而且在显示装置30的包括图像显示面30B(显示装置30的前面)的平面和包括投影光学装置20的包括凸面镜22的背面22B的平面(投影光学装置20的背面)之间配置发送装置10。在此，显示装置30的前面及投影光学装置20的背面是以图像显示系统为基准的，显示装置30侧成为前面。以包括投影光学装置20的光轴23的水平面为境界，将发送装置10配置于水平面的下方，将显示装置30配置于水平面的上方。即，在发送装置10的背面侧斜上方配置投影光学装置20，在投影光学20的前面侧斜上方配置显示装置30。

在图3的显示装置30，30A是显示装置30的受光面，30B是显示装置30的矩形形状的图像显示面，由菲捏耳透镜31和双凸透镜32构成显示装置30。显示装置30在感光面30A接受来自凸面镜22的光后，利用菲捏耳透镜31的各间距的棱镜部大致平行向双凸透镜32射出。双凸透镜32令菲捏耳透镜31的射出光成像后扩散，将图像显示于图像显示面30B。关于显示装置30的详细说明，将在实施例3说明。

在本实施例1，使光阀14的反射面(图像射出面)和显示装置30的感光面30A大致平行，设置成图像显示系统的深度变成最浅。又，在高度方向配置成光阀14和显示装置30不重叠，使得无投影的光的阴影。此外，配置投影光学装置20，使得在满足光阀14和显示装置30的配置条件下，保持光阀14和显示装置30的共轭关系。

其次说明动作。

自发光体11发出的光被抛物面镜12反射后，通过聚光透镜13向光阀14的反射面自斜方向射入。光阀14依照图像信息将所射入的光在空间上调制强度后向投影光学装置20反射。光阀14因是反射型的光调制元件，可将相对于其反射面自斜方向射入的光调制强度后反射。

在投影光学装置20，折射光学透镜21接受自发送装置10相对于光轴23斜射入的光后，将光向凸面镜22投影。如图3所示，折射光学透镜21的光轴23相对于光阀14的反射面及显示装置30的感光面30A大致垂直，而且设置成与光阀14的中心及显示装置30的中心偏置。因此，只将折射光学透镜21的像角之一部分用于来自光阀14的光的投影。在图3，因光自折射光学透镜21的下方射入，光向上方射出。

凸面镜22利用具有负的功率的反射面将光图像反射后向显示装置30放大投影。因来自发送装置10的光相对于光轴23斜射入，凸面镜22反射面的中心部分未用于对显示装置30的投影。显示装置30用感光面30A接受来自凸面镜22的光后，将图像显示于图像显示面30B。

于是，分别在包括投影光学装置20的光轴23的水平面的上下配置显示装置30、发送装置10，与投影光学装置20的光轴23错开的配置发送装置10，来自发送装置10的光相对于光轴23向投影光学装置20斜射出，来自投影光学装置20的光相对于光轴23向显示装置30斜投影。因此，自发送装置10往凸面镜22的光和自凸面镜22往显示装置30的光变成在图像显示系统内部的一部分的空间重复(共用)的前进，可有效的利用有限的空间。

此时，为了将图像显示系统的薄度抑制在自投影光学装置20的背面至显示装置30的前面的距离，将在投影光学装置20的背面(在图3的情况包括凸面镜22的背面22B的平面)和显示装置30的前面(包括图像显示面30B的平面)之间的空间，而且与光轴23错开的空间作为发送装置10的配置位置。据此，可比以往将图像显示系统更薄型化。当然，发送装置10的配置，使得图像显示系统的下部高度不会变高。又，因将发送装置10配置于包括投影光学装置20的光轴23的水平面下方，将显示装置30配置于包括投影光学装置20的光轴23的水平面上方，可比以往将图像显示系统更薄型化。

如以上所示，若依据本实施例1，包括发送装置10，由发出光的发光体、将自发光体11发出的光反射而大致以平行光射出的抛物面镜12、将来自抛物面镜12的平行光聚光的聚光透镜13以及施加图像信息于聚光透镜13所聚集的光并射出的光阀14构成；投影光学装置20，由将来自发送装置10的光投影的折射光学透镜21、利用具有负的功率的反射面将来自折射光学透镜21的光反射后放大投影的凸面镜22构成；以及显示装置30，用感光面30A接受来自投影光学装置20的光后将基于图像信息的图像显示于图像显示面30B；因使得在与投影光学装置20的光轴23错开的位置配置发送装置10，而且在显示装置30的前面和投影光学装置20的背面之间配置发送装置10，可得到可提供比以往薄型化的图像显示系统的效果。

又，若依据本实施例1，包括发送装置10，由发出光的发光体、将自发光体11发出的光反射而大致以平行光射出的抛物面镜12、将来自抛物面镜12的平行光聚光的聚光透镜13以及施加聚光透镜13所聚集的光于图像信息后射出的光阀14；投影光学装置20，由将来自发送装置10的光投影的折射光学透镜21、利用具有负的功率的反射面将来自折射光学透镜21的光反射后放大投影的凸面镜22构成；以及显示装置30，用感光面30A接受来自投影光学装置20的光后将基于图像信息的图像显示于图像显示面30B；因使得在包括投影光学装置20的光轴23的水平面下侧配置发送装置10，在包括投影光学装置20的光轴23的水平面上侧配置显示装置30，可得到可提供比以往更薄型化的图像显示系统的效果。

此外，若依据本实施例1，因使得和投影光学装置20的光轴23大致正交地配置显示装置30，能得到可容易进行投影光学装置20和显示装置30的对准调整的效果。

此外，若依据本实施例1，因得将构成发送装置10的光阀14的反射面(图像射出面)和显示装置30配置成彼此大致平行，可得到将减轻扭曲图像显示于图像显示面30B上的效果。

实施例2

在实施例2，说明在自发送装置10至显示装置30为止的光路上包括至少一个光路弯曲装置的图像显示系统。

图4是表示本发明的实施例2的图像显示系统的构造图，是自侧面看到的剖面构造图。对于和图3相同或相当的构造付与相同的符号。利用箭号表示光路。

在图4，24、25各自是作为光路弯曲装置的第一、第二光路弯曲反射镜(投影光学装置)。在此，在自折射光学透镜21至凸面镜22为止的光路上和自凸面镜22至显示装置30为止的光路上各自设置光路弯曲反射镜24、光路弯曲反射镜25。此外，使朝向光路弯曲反射镜25的往光路反射方向的法线向量n1和包括投影光学装置20的光轴23而且和显示装置30的图像显示面30B的下边30C平行的平面大致平行(将光路弯曲反射镜25和显示装置30配置成彼此大致平行)时，可更薄型化的构成图像显示系统。

在图4，在包括投影光学装置20的光轴23的水平面的下侧、上侧各自配置发送装置10、显示装置30。又，在凸面镜22的大致正上配置显示装置30，使得无光的阴影，光路弯曲反射镜24、25的背面24B、25B配置于大致共同的平面上。此外，凸面镜22的背面22B和图像显示面30B位于共同的平面上。

在实施例1的构造，投影光学装置20的背面依据凸面镜22的背面22B而定，但是，在本实施例2，因凸面镜22的背面22B朝向和图像显示面30B相同一侧，不会成为投影光学装置20的背面，依据包括朝和图像显示面30B相反的方向的光路弯曲反射镜24的背面24B的平面或包括光路弯曲反射镜25的背面25B的平面决定投影光学装置20的背面。在所述投影光学装置20的背面和显示装置30的前面(包括图像显示面30B的平面)之间与光轴23错开的配置发送装置10。

其次说明动作。

自折射光学透镜21射出的光向光路弯曲反射镜24、凸面镜22、光路弯曲反射镜25、显示装置30依次反射并前进。此时，分别自光路弯曲反射镜24往凸面镜22、自凸面镜22往光路弯曲反射镜25、自光路弯曲反射镜25往显示装置30的光在图像显示系统内部的一部分的空间重复(共用)并前进，可在比图3的情况小的空间将光向显示装置30投影。即，如图4所示，通过设置光路弯曲反射镜24、25，可更有效的利用图4的图像显示系统内部的空间。

因此，本实施例2的图像显示系统，在显示装置30的图像显示面30B的尺寸相同的情况，可比实施例1更薄型化的构成，又在图像显示系统的薄度相同的情况，可在图像显示面30B显示比实施例1更大的图像。

此外，在将光路弯曲反射镜24、25等光路弯曲装置应用于图像显示系统的情况，巧妙的利用图像显示系统的内部空间配置，使得不会因光路弯曲装置而发生光的阴影，而且图像显示系统的薄度或其下部高度不会变大。

又，在图4，表示在光路弯曲装置上使用光路弯曲反射镜24、25的构造例，但不特别限定光路弯曲装置在光路上的配置位置。例如，在由多片透镜构成的情况，在折射光学透镜21的内部配置光路弯曲反射镜24也可。

此外，光路弯曲装置的个数也未特别限定。例如，虽然省略图示，在图4的构造在自光路弯曲反射镜25往显示装置30的光路上追加第三光路弯曲反射镜时，来自光路弯曲反射镜25的光被第三光路弯曲反射镜反射后，向显示装置30前进。

因此，自光路弯曲反射镜25往第三光路弯曲反射镜的光和自第三光路弯曲反射镜往显示装置30的光在部分空间重复并前进，可构成更薄型化的图像显示系统或可显示更大的图像的图像显示系统。

在以上说明的情况，依据包括朝和图像显示面30B相反的方向的凸面镜22的背面22B的平面或包括第三光路弯曲反射镜的背面的平面决定投影光学装置20的背面(因包括光路弯曲反射镜24、25的背面24B、25B的平面朝向和图像显示面30B相同一侧，不会成为投影光学装置20的背面)，在投影光学装置20的背面和包括图像显示面30B的平面(显示装置30的前面)之间与光轴23错开地配置发送装置10即可。于是，投影光学装置20的背面按照凸面镜22或光路弯曲装置的配置位置或个数以及构造发生变化。

此外，光路弯曲装置未限定为平面镜，为了提高对于光线的设计的自由度，依据光路追踪可在其光学形状下工夫，或使用平面镜以外的光学元件也可。藉此，可进行更致密的光线控制。例如，使用将来自投影光学装置20的光向显示装置30反射的第二投影光学装置(折射光学透镜及凸面镜)替代光路弯曲反射镜25也可，在光路弯曲装置上使用棱镜替代光路弯曲反射镜24、25也可。

如以上所示，若依据本实施例2，因使得投影光学装置20在自发送装置10至显示装置30的光路上包括光路弯曲反射镜24、25，可更有效利用图像显示系统内部的空间导光，得到可提供更薄型化的图像显示系统的效果。

又，若依据本实施例2，因使得朝向光路弯曲反射镜25的往光路反射方向的法线向量n1和包括投影光学装置20的光轴23而且和显示装置30的图像显示面30B的下边平行的平面大致平行，可得到提供更薄型化的图像显示系统的效果。

实施例3

在实施例3，为了使图像显示系统的薄度·图像显示系统的下部高度双方尽量小，说明对于在实施例2所示的第一光路弯曲反射镜24和折射光学透镜21的凸面镜22的相对性配置条件，利用在折射光学透镜21和凸面镜22之间所插入的光路弯曲反射镜24使得在包括光轴23的水平面内将光路弯曲。

图5是用以说明本发明的实施例3的图像显示系统的第一光路弯曲反射镜的配置条件的图。图5(a)及图5(b)各自是侧视图及俯视图，图5(c)是凸面镜22的正视图。对于和图3、4相同或相当的构造付与相同的符号。在图5，23Z是配置光路弯曲反射镜24时折射光学透镜21的光轴，21′是假想拿掉光路弯曲反射镜24后令凸面镜22的光轴23和光轴23Z一致的情况的折射光学透镜。

光轴23和光轴23Z在水平面以弯曲角θ交叉。光轴23Z自和光轴23一致的状态在水平面内只旋转180-θ度后变成如图5(b)所示。P、Q各自是包括光轴23Z的水平面和折射光学透镜21的交叉线上的2点，将最接近自光路弯曲反射镜24往凸面镜22的光路的点设为P，将最接近图像显示系统的第二光路弯曲反射镜25的设置面的点设为Q。

又，自设置凸面镜22的图像显示系统的凸面镜设置面(反射部设置面)至光路弯曲反射镜24的位置(光轴23和光轴的交叉点)为止的距离是b，将在包括光轴23Z的水平面和折射光学透镜21的交叉线上的点中最接近凸面镜设置面的点称为最近点，将离凸面镜设置面最远的点称为最远点，自最近点至凸面镜设置面为止的距离是a，自最远点至凸面镜设置面为止的距离是c。距离c成为自凸面镜设置面至光路弯曲反射镜24为止的最长距离。

此外，设自光路弯曲反射镜24的最高点至光轴23的高度为m、自点Q至凸面镜设置面为止的距离为g、自折射光学透镜21′的射出瞳位置至凸面镜设置面为止的距离为f。距离g成为自凸面镜设置面至折射光学透镜21为止的最长距离。因此，自折射光学透镜21′的射出瞳位置至光路弯曲反射镜24的位置为止的距离和自光路弯曲反射镜24的位置至凸面镜设置面为止的水平方向的距离的总距离也变成f。

由图5(a)得知，要将自显示装置30的最下端到光轴23为止的距离的下部高度最短化，令往显示装置30的最下端的凸面镜22的反射光线Lr通过尽量接近光轴23的低位置比较有利。而另外，若光路通过过低的位置，光路被光路弯曲反射镜24遮住而在显示装置30上变成阴影，发生无法显示的部分，无法实用。因此，必须决定光路弯曲反射镜24的尺寸·位置，使得光路弯曲反射镜24不遮住往显示装置30的最下端的凸面镜22的反射光线。

关于光路弯曲反射镜24的位置，为了令凸面镜22的反射光线在尽量低的光路通过，使距离a尽量长。另外，在图像显示系统的薄度因有由薄型化的规格决定的薄度限制值，需要将距离c设为所述薄度限制值以下。

在以上的条件将光路弯曲的情况下，距离f太短时，包括折射光学透镜21的点P的部分就遮住自光路弯曲反射镜24至凸面镜22为止的光线。或设成包括折射光学透镜21的点P的部分不遮住自光路弯曲反射镜24至凸面镜22为止的光线时，距离a变成超出需要的短。而，距离f太长时，依据凸面镜22的感光面或光路弯曲反射镜24的位置的条件，折射光学透镜21的位置超出需要的远离光路弯曲反射镜24，结果，光路弯曲反射镜24变大，必须将光路弯曲反射镜24的高度m的值变大，就遮住自凸面镜22反射后往显示装置30的最下端的反射光线Lr。因而，在距离f存在最佳值。

关于弯曲角θ，由图5(b)得知，将弯曲角θ设为太大时，距离g或距离c就超过薄度限制值，而且距离a变短，变成提高往显示装置30最下端的来自凸面镜22的反射光线的高度。

反之，若使弯曲角θ变小，因距离g或距离c也变短，折射光学透镜21或光路弯曲反射镜24在薄度的观点上有利。可是，使弯曲角θ太小时，包括折射光学透镜21的点P的部分进入自光路弯曲反射镜24至凸面镜22为止的光路而遮住光，发生无法将图像投影的阴影的部分。因此，弯曲角θ也存在最佳值。

依据以上的事实，对于自光路弯曲反射镜24至凸面镜22为止的光路决定光路的弯曲角θ，使得在不遮住光的范围令点P尽量接近光路。

又，弯曲角θ决定后，因限制此时的图像显示系统的薄度的是距离g或距离c，所以决定距离f，使得这些距离之中的较大的距离成为薄度限制值。尤其，将距离g和距离c设为相等时，可将图像显示系统的下部高度抑制成最低。

此外，也有依据图像显示系统的其他条件预先决定弯曲角θ的情况，但是和上述的情况一样考虑即可。

将以上的结果整理成以下的1～3。通过以下的1～3那样将距离f及弯曲角θ最佳化，得到不会发生无法将图像投影的部分、满足薄度限制值的限制以及可将图像显示系统的下部高度抑制低的效果。

1.在利用光路弯曲反射镜24将光路弯曲的情况下，在不遮住自光路弯曲反射镜24至凸面镜22为止的光路的范围设定弯曲角θ，使得折射光学透镜21上的点P尽量接近所述光路。

2.在依据图像显示系统的其他条件预先决定弯曲角θ的情况下，在不遮住自光路弯曲反射镜24至凸面镜22为止的光路的范围设定距离f，使得距离c或距离g变成薄度限制值。

3.为了将图像显示系统的下部高度抑制成最低，在不遮住自光路弯曲反射镜24至凸面镜22为止的光路的范围设定距离f，使得折射光学透镜21上的点P尽量接近所述光路，同时使距离c和距离g相等，而且距离c和距离g变成薄度限制值。

此外，通过自折射光学透镜21删除光线不通过的包括点P的透镜部分(非透射部分)，当使点P接近自光路弯曲反射镜24至凸面镜22为止的光路时，和未删除的情况相比，可令折射光学透镜21更接近自光路弯曲反射镜24至凸面镜22为止的光路。

如以上所示，若依据本实施例3，在投影光学装置20在自发送装置10至显示装置30为止的光路上设置至少一个光路弯曲装置，因使得利用光路弯曲装置在大致水平面内将光路弯曲，可更有效地利用图像显示系统内部的空间导光，得到在抑制图像显示系统的下部高度下可更薄型化地构成图像显示系统的效果。

实施例4

本发明也可将以往熟知的菲捏耳透镜应用于显示装置30。但是，为了比以往薄地构成可显示尺寸和以往同等的图像的图像显示系统(或为了在以和以往相同的薄度构成的图像显示系统显示尺寸比以往大的图像)，因利用发送装置10、投影光学装置20向显示装置30将光更大地放大投影，在以往的菲捏耳透镜在感光性能受限，在图像的亮度可能因图像显示面30B上的位置而发生亮度变动。为了以高的透射率令向在实施例1～3所说明的薄型化的图像显示系统的显示装置30放大投影的光透射，使得可在图像显示面30B整个面显示亮度均匀的图像，以下说明的菲捏耳透镜31较好。

图6是表示应用于本发明的实施例4的图像显示系统的显示装置30的构造的透视图，图7、图8以及图9各自表示在显示装置30的菲捏耳透镜31形成的各棱镜部的剖面形状(利用包括菲捏耳透镜31的光轴的平面切割菲捏耳透镜31的情况的剖面形状)。对于和图3相同或相当的构造付与相同的符号。

在图6，31A、31B以及31C各自是在菲捏耳透镜31的各间距P形成的折射型棱镜部、全反射型棱镜部以及混合型棱镜部。

图7的折射型棱镜部31A利用在入射面31P的折射，以入射光线1i1为透射光线1t1，自射出面31X以射出光线1o1射出。因利用在入射面31P的折射将入射光线1i1向射出光线1o1的方向弯曲，折射型棱镜部31A在和小的入射角对应的位置(菲捏耳透镜31的中心侧)实现高透射率。

又，图2的全反射型棱镜部31B利用在入射面31Q的折射，将入射光线1i2作为透射光线1t2后，利用在全反射面31R的全反射将透射光线1t2作为透射光线1t3，自射出面31X以射出光线1o2射出。因利用在全反射面31R的全反射将入射光线1i2向射出光线1o2的方向弯曲，全反射型棱镜部31B在和大的入射角对应的位置(菲捏耳透镜3 1的周边侧)实现高透射率。

此外，图9的混合型棱镜部31C是在一个间距形成折射型棱镜部31A和全反射型棱镜部31B的。因同时具有在小的入射角的情况具有高透射率的折射型棱镜部和在大的入射角的情况具有高透射率的全反射型棱镜部，对于宽范围的入射角可实现良好的透射率。

尤其在图6，在和小的入射角对应的菲捏耳透镜31的中心侧的位置形成折射型棱镜部31A，在和大的入射角对应的菲捏耳透镜31的周边侧的位置形成全反射型棱镜部31B，在自菲捏耳透镜中心移往菲捏耳透镜周边的部分的位置形成混合型棱镜部31C。据此，混合型棱镜部31C具有缓和、抑制折射型棱镜部31A和全反射型棱镜部31B之间的透射率特性的激烈变化的作用，在图像显示面30B整个面可显示无亮度变动的明亮的图像。

此外，在本发明的图像显示系统，为了薄型化显示同一尺寸的图像，因自凸面镜22以大角度将光向显示装置30投影，使在至少一个以上的间距形成对于大的入射角实现高透射率的全反射型棱镜部31B，可显示高亮度的图像。

又，通过在至少一个间距形成如混合型棱镜部31C那样2种以上不同的棱镜部，抑制菲捏耳透镜31对于光的入射角的透射率的依赖性，而且抑制包括多种棱镜部的菲捏耳透镜31的透射率的激烈变化。此外，2种以上的棱镜部未限定为由折射型棱镜部31A和全反射型棱镜部31B组合而成的混合型棱镜部31C，是2种(或2种以上)的折射型棱镜部31A或2种(或2种以上)的全反射型棱镜部31B也可。

此外，未只限定菲捏耳透镜31的入射面，使得在菲捏耳透镜31的射出面侧形成棱镜部也可。例如，在入射面及射出面各自设置折射型棱镜部31A也可，在入射面设置全反射型棱镜部31B而且在射出面设置折射型棱镜部31A也可。据此，可致密地控制光线。

此外，不必使在入射面侧的间距和射出面侧的间距一致，而使入射面的间距和射出面的间距根据设计进行变化也可。

往和入射面31P一起形成折射型棱镜部31A或混合型棱镜部31C的无效面31Z的入射光线，或者自全反射型棱镜部31B或混合型棱镜部31C的全反射面31R偏离的“偏离”光线在图像显示系统内部变成迷光，成为令画质降低的原因。关于所述迷光的对策将在实施例5说明。

如以上所示，若依据本实施例4，因使得显示装置30包括在至少一个间距形成了全反射型棱镜部31B的菲捏耳透镜31，令放大投影的光以高透射率透射，得到可显示亮的图像的效果。

又，若依据本实施例4，因使得显示装置30包括在至少一个间距形成了2种以上的不同的棱镜部的菲捏耳透镜31，得到可抑制菲捏耳透镜31对于光的入射角的透射率依赖性，而且可抑制包括多种棱镜部的菲捏耳透镜31的透射率的激烈变化的效果。

此外，若依据本实施例4，因使得显示装置30包括在入射面及射出面各自形成了棱镜部的菲捏耳透镜，能得到可致密地控制光线的效果。

此外，若依据本实施例4，因使得显示装置30包括令在入射面所形成的棱镜部的间距和在射出面所形成的棱镜部的间距不同的菲捏耳透镜，可得到可致密地的控制光线的效果。

实施例5

在本实施例5，说明用以吸收在图像显示系统内部的迷光而抑制画质恶化的显示装置30。

向折射型棱镜部31A或混合型棱镜部31C的无效面31Z射入的入射光线(无效光线)在菲捏耳透镜31内部变成迷光，和正式的图像一起在图像显示面30B上产生多重像，成为令画质恶化的要因。又，依据情况，也存在射入全反射型棱镜部31B或混合型棱镜部31C的入射面31Q也在全反射面31R未全反射的“偏离”光线，所述“偏离”光线也变成迷光，产生多重像。

图10是用以说明在图像显示面30B上产生多重像的迷光的动作例的图，尤其表示在实施例2所说明的包括光路弯曲反射镜25的图像显示系统的“偏离”光线的动作。

在图10，往菲捏耳透镜31的混合型棱镜部31C的入射光线1ie在入射面31Q折射后，偏离全反射面31R而变成向射出面31X直接透射的“偏离”光线1te。“偏离”光线1te因以和设计不同的角度射往射出面31X，在射出面31X大反射后变成反射光线1re，透射别的混合型棱镜部31C′后，自显示装置30的感光面30A射出，变成射出光线1oe。所述射出光线1oe因在光路弯曲反射镜25反射后再射入显示装置30的菲捏耳透镜31(反射光线1re′)，在透射菲捏耳透镜31、双凸透镜32后，在图像显示面30B以多重像出现。

于是，所述“偏离”光线或在无效面31Z所接受的无效光线变成迷光，成为画质恶化的要因，使得在菲捏耳透镜31设置用以除去所述迷光的构造，以抑制图像显示系统的画质恶化的是本实施例5。

图11是表示应用于本发明的实施例5的图像显示系统的显示装置的菲捏耳透镜的剖面形状图，是在菲捏耳透镜的入射侧设置了减少由无效光线所引起的多重像的构造的情况。对于和图9相同或相当的构造付与相同的符号。

在图11，51是分别在折射型棱镜部31A的无效面31Z、31Z-1、...所设置的光吸收层。

光吸收层51具有吸收向各间距的无效面31Z、31Z-1、...射入的无效光线1ie的作用。通过在无效面31Z、31Z-1、...设置光吸收层51，可防止无效光线1ie所引起的菲捏耳透镜31内部的迷光的发生，得到可减少在显示装置30的图像显示面30B上发生的多重像的效果。

图12是表示应用本发明的实施例5的图像显示系统的显示装置的菲捏耳透镜的剖面形状图，表示在菲捏耳透镜的射出面侧吸收无效光线或“偏离”光线所引起的迷光的构造。对于和图9相同或相当的构造付与相同的符号。

在图12，52是在菲捏耳透镜31的射出面31X所设置的迷光吸收板。迷光吸收板52是具有和菲捏耳透镜31的射出面31X大致平行的入射面及射出面的平行平板，将透射光的光透射层52T和吸收光的薄膜的光吸收层52A交互叠层成和菲捏耳透镜31的图上未示的光轴大致平行。

如图12所示，和在折射型棱镜部31A的入射面31P或全反射型棱镜部31B的入射面31Q折射的透射光线b3、b4的光路相比，因自无效面31Z、31Z-1、...射入的菲捏耳透镜31内部的迷光be1或自全反射型棱镜部31B的入射面31Q射入后偏离全反射面31R的“偏离”光线的迷光be2向菲捏耳透镜31的径向更大地前进，自菲捏耳透镜31的射出面31X射出而变成光线be1′、be2′后，利用和菲捏耳透镜31的光轴大致平行的叠层的各光吸收层52A吸收。

在折射型棱镜部31A的入射面31P或全反射型棱镜部31B的入射面31Q接受的光线b3、b4也自射出面31X射出而变成光线be3′、be4′后，其一部分被光吸收层52A吸收，但是因这些光线be3′、be4′相对于菲捏耳透镜31的光轴几乎平行地射出，被吸收的光量很少。大部分的光线be3′、be4′透射光透射层52T后，例如向图上未示的双凸透镜32前进，不有大的问题。

此外，光透射层52T和光吸收层52A的叠层构造如图13(a)所示，设为以菲捏耳透镜32的光轴为中心的同心圆形(放射状)也可；如图13(b)所示，如光透射层52T或光吸收层52A向纸面左右方向扩大那样向纸面上下方向将光透射层52T、光吸收层52A叠层也可。在此情况下，应用于宽高比4∶3的显示装置30时，纸面上下方向相当于3，纸面左右方向相当于4。

通过采用图13(a)的构造，可更提高迷光的吸收效率；通过采用图13(b)的构造，迷光吸收板52的制造变得容易，可降低制造费用。

又，光吸收层52A的叠层间隔(光透射层52T的厚度)配合菲捏耳透镜31的间距间隔也可，按照与菲捏耳透镜31的光轴的距离改变也可，可按照规格自由设计。光吸收层52A的叠层构造应将间距设成避免发生菲捏耳透镜31、图上未示的双凸透镜32的周期构造的干涉所引起的波纹。

此外，在菲捏耳透镜31的射出面31X按照图13(a)或图13(b)的叠层图案制作埋入光吸收层52A的多个缝隙，在这些缝隙设置光吸收层52A也可。此时，作为光吸收层52A，通过在所述多个缝隙内充填具有光吸收性的涂料来形成较适当。于是，通过在菲捏耳透镜31的射出面31X一体形成迷光吸收板52，可减少零件数。

图14是表示应用本发明的实施例5的图像显示系统的显示装置的菲捏耳透镜的剖面形状图，表示用菲捏耳透镜的射出面侧吸收在无效面接受而发生的迷光的构造。和图3、9、12相同的符号是相当的构造。

在图14，53是在菲捏耳透镜31的射出面31X所设置的光吸收板，是具有和菲捏耳透镜31的射出面31X大致平行的入射面及射出面的平行平板。

也如在图12所述，因迷光be1或迷光be2向菲捏耳透镜31的径向更大地前进，和在折射型棱镜部31A的入射面31P或全反射型棱镜部31B的入射面31Q被接受后自射出面31X射出的光线be3′、be4′的光路长B3′、B4′相比，光吸收板53内的迷光be1′、be2′的光路长B1′、B2′比较长。利用光吸收板53大大吸收迷光be1′、be2′，只吸收了所述两者的光路差的量，可降低自光吸收板53射出时的迷光be1′、be2′的强度。

又，因在光吸收板53的入射面侧反射的迷光be5、be6在菲捏耳透镜31的各部位(多重)折射·反射后射入光吸收板53，反射时在菲捏耳透镜31的各部位折射·反射后自菲捏耳透镜31射出的光的强度再降低在折射·反射的各界面所遭受的损失量。

于是，通过利用光吸收板53，以简单的构造可吸收迷光，得到可减少在显示装置30上发生的多重像的效果。

此外，任意的组合图11～图14的减轻多重像的各构造吸收迷光也可。例如，通过将光吸收层51和迷光吸收板52的组合或者光吸收层51和光吸收板53的组合应用于菲捏耳透镜31，可更多吸收迷光，得到可减少在显示装置30上发生的多重像的效果。

如以上所示，若依据本实施例5，由于在折射型棱镜部31A的无效面31Z、31Z-1分别设置吸收光的薄膜的光吸收层51，所以可防止菲捏耳透镜31内部的迷光，可以得到减轻在显示装置30上发生的多重像的效果。

如以上所示，若依据本实施例5，因使得在射出面31X包括和菲捏耳透镜31的光轴大致平行那样在复数光透射层52T间将复数光吸收层52A叠层的迷光吸收板52，可吸收在菲捏耳透镜31内部发生的迷光，可得到减少在显示装置30上发生的多重像的效果。

而且，若依据本实施例5，由于在菲捏耳透镜31的射出面31X一体形成迷光吸收板，所以，可以得到以少的部件数就能吸收迷光的效果。

此外，若依据本实施例5，因使得以菲捏耳透镜31的光轴为中心将光透射层52T和光吸收层52A叠层成同心圆形(放射形)，可得到更提高迷光的光吸收效率的效果。

此外，若依据本实施例5，因将光透射层52T和光吸收层52A叠层成相对于一方向大致平行，迷光吸收板52的制造变得容易，得到可减少制造费用的效果。

此外，若依据本实施例5，因使得在菲捏耳透镜31的射出面31X设置光吸收板53，以简单的构造可吸收迷光，可得到减少在显示装置30上发生的多重像的效果。

如以上所示，本发明的图像显示系统合适于将所述图像显示系统薄型化，而且抑制图像扭曲进行放大显示。

Claims (31)

1.一种图像显示系统，包括：

发送装置，对图像信息施加照明光作为光图像信号发送；

投影光学装置，由将自所述发送装置发送的所述光图像信号投影的折射光学部及将自所述折射光学部所投影的所述光图像信号反射的反射部构成；以及显示装置，通过所述投影光学装置接受所述光图像信号，显示基于所述图像信息的图像；其特征在于：

所述传送装置配置于偏离所述投影光学装置的光轴的位置，而且配置于所述显示装置的前面和所述投影光学装置的背面之间。

2.如权利要求1的图像显示系统，其特征在于，显示装置的前面是以图像显示系统为基准的前面；

投影光学装置的背面是以所述图像显示系统为基准的背面。

3.如权利要求1的图像显示系统，其特征在于，显示装置配置成和投影光学装置的光轴大致正交。

4.如权利要求1的图像显示系统，其特征在于，将构成传送装置的光阀装置的图像射出面及显示装置配置成大致平行。

5.如权利要求1的图像显示系统，其特征在于，投影光学装置在自传送装置至显示装置为止的光路上包括至少一个的光路弯曲装置。

6.如权利要求5的图像显示系统，其特征在于，将朝向光路反射方向的光路弯曲装置的法线向量和包括投影光学装置的光轴而且和显示装置的图像显示面的下边平行的平面配置成大致平行。

7.如权利要求1的图像显示系统，其特征在于，投影光学装置在自传送装置至显示装置为止的光路上包括至少一个光路弯曲装置，利用所述光路弯曲装置在大致水平面内将光路弯曲。

8.如权利要求1的图像显示系统，其特征在于，显示装置在至少一个间距包括形成全反射型棱镜部的菲捏耳透镜。

9.如权利要求1的图像显示系统，其特征在于，显示装置在至少一个间距包括形成2种以上不同的棱镜部的菲捏耳透镜。

10.如权利要求9的图像显示系统，其特征在于，在菲捏耳透镜形成了折射型棱镜部的情况，显示装置在所述折射型棱镜部的无效面包括吸收光的薄膜的光吸收层。

11.如权利要求9的图像显示系统，其特征在于，显示装置在所述菲捏耳透镜的射出面包括迷光吸收板，而所述迷光吸收板由透射光的复数光透射层和在所述光透射层之间和菲捏耳透镜的光轴大致平行的叠层而吸收光的复数光吸收层构成。

12.如权利要求11的图像显示系统，其特征在于，显示装置包括在菲捏耳透镜的射出面一体形成的迷光吸收板。

13.如权利要求11的图像显示系统，其特征在于，显示装置包括以菲捏耳透镜的光轴为中心将光透射层及光吸收层叠层成同心圆形的迷光吸收板。

14.如权利要求11的图像显示系统，其特征在于，显示装置包括将光透射层及光吸收层叠层成相对于一方向大致平行的迷光吸收板。

15.如权利要求9的图像显示系统，其特征在于，显示装置在菲捏耳透镜的射出面包括吸收光的光吸收板。

16.如权利要求1的图像显示系统，其特征在于，显示装置包括在入射面及射出面各自形成棱镜部的菲捏耳透镜。

17.一种图像显示系统，包括：

发送装置，对图像信息施加照明光作为光图像信号发送；

投影光学装置，由将自所述发送装置发送的所述光图像信号投影的折射光学部及将自所述折射光学部所投影的所述光图像信号反射的反射部构成；以及

显示装置，通过所述投影光学装置接受所述光图像信号，显示基于所述图像信息的图像；其特征在于：

所述传送装置配置于包括所述投影光学装置的光轴的水平面下方，而且所述显示装置配置于包括所述投影光学装置的光轴的水平面上方。

18.如权利要求17的图像显示系统，其特征在于，显示装置配置成和投影光学装置的光轴大致正交。

19.如权利要求17的图像显示系统，其特征在于，构成传送装置的光阀装置的图像射出面及显示装置配置成大致平行。

20.如权利要求17的图像显示系统，其特征在于，投影光学装置在自传送装置至显示装置为止的光路上包括至少一个的光路弯曲装置。

21.如权利要求20的图像显示系统，其特征在于，将朝向光路反射方向的光路弯曲装置的法线向量和包括投影光学装置的光轴而且和显示装置的图像显示面的下边平行的平面配置成大致平行。

22.如权利要求17的图像显示系统，其特征在于，投影光学装置在自传送装置至显示装置为止的光路上包括至少一个光路弯曲装置，利用所述光路弯曲装置在大致水平面内将光路弯曲。

23.如权利要求17的图像显示系统，其特征在于，显示装置在至少一个间距包括形成全反射型棱镜部的菲捏耳透镜。

24.如权利要求17的图像显示系统，其特征在于，显示装置在至少一个间距包括形成2种以上不同的棱镜部的菲捏耳透镜。

25.如权利要求24的图像显示系统，其特征在于，在菲捏耳透镜形成了折射型棱镜部的情况下，显示装置在所述折射型棱镜部的无效面包括吸收光的薄膜的光吸收层。

26.如权利要求24的图像显示系统，其特征在于，显示装置在所述菲捏耳透镜的射出面包括迷光吸收板，而所述迷光吸收板由透射光的复数光透射层和在所述光透射层之间和菲捏耳透镜的光轴大致平行的叠层而吸收光的复数光吸收层构成。

27.如权利要求26的图像显示系统，其特征在于，显示装置包括在菲捏耳透镜的射出面一体形成的迷光吸收板。

28.如权利要求26的图像显示系统，其特征在于，显示装置包括以菲捏耳透镜的光轴为中心将光透射层及光吸收层叠层成同心圆形的迷光吸收板。

29.如权利要求26的图像显示系统，其特征在于，显示装置包括将光透射层及光吸收层叠层成相对于一方向大致平行的迷光吸收板。

30.如权利要求24的图像显示系统，其特征在于，显示装置在菲捏耳透镜的射出面包括吸收光的光吸收板。

31.如权利要求17的图像显示系统，其特征在于，显示装置包括在入射面及射出面各自形成棱镜部的菲捏耳透镜。

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