투사 광학계 및 투사형 화상 표시 장치 document_id A220623030796

최근, 리어 프로젝션 텔레비전에 대한 수요가 급속히 높아지고 있다. 리어 프로젝션 텔레비전은 LCD(Liquid Crystal Display) 직시형(直視型) TV, PDP(Plasma Display Panel)로 대표되는 플랫 텔레비전으로서의 요소를 가지며, 또한 이들과 비교하여, 1인치 정도의 화상 표시 소자를 확대 투사하는 시스템이기 때문에, 저가격으로 제공할 수 있다. 또, BS(Broadcasting Satellite) 디지털 방송, 지상파 디지털 방송으로 대표되는 풀 HD(High Definition) 신호 레벨의 고화질화 요구에 대해서도, 비교적 용이하게 대응할 수 있는 것이 주된 요인이다. 그 한편, 광원, 조명 광학계, 투사 광학계를 탑재하고, 대구경의 배면 미러를 사용하여 스크린에 투사하기 때문에, 도 62에 나타낸 바와 같이, 광축 a가 화상 표시 소자 b 및 스크린 c의 중심을 통과하도록 투사하는 종래의 방법에서는, 원리적으로 보아, 안길이 d와 화면 하방의 크기 e를 동시에 작게 하는 것은 매우 곤란하다. 그 밖에도, 투사 화상의 대형화를 달성하면서도 리어 프로젝션 텔레비전의 박형화(안길이 방향의 소형화)를 달성하기 위해, 스크린에 대하여 경사 방향으로부터 투사하는(이하, 「경사 투사」라고 함) 광학계가 있다. 예를 들면, 일본국 특개평 5(1993)-100312호 공보에는, 투사 광학계로서 대화각의 광각 렌즈를 사용하고, 투사 광학계의 광축에 대하여, 화상 표시 소자 및 스크린을 시프트하여 배치하고, 화각의 단(端) 부분을 사용함으로써 경사 투사를 행하는 것이 제안되어 있다. 또, 일본국 특개평 5(1993)-80418호 공보에는, 라이트 밸브에 따른 화상광을 제1 투사 광학계에 의해 중간 결상(結像)시키고, 제2 투사 광학계에 의해 스크린에 확대 투사하여, 각 투사 광학계의 광축을 적당히 경사지게 함으로써, 경사 투사를 행하는 것이 제안되어 있다. 또, 최근에는, 광각화에 따른 색 수차의 발생을 억제하기 위해 반사면을 이용하여 경사 투사를 실현한 투사 광학계가 제안되어 있다. 재공표(再公表) 특허 WO01/006295호 공보에 나타나 있는 투사 광학계에서는, 주로 굴절 광학계 g와 볼록 반사면 f로 이루어지는 광학계를 사용하여 경사 투사를 실현하고 있다. 도 63은 재공표 특허 WO01/006295호 공보에 나타나 있는 광학계의 개략을 나타낸 것이다. 또, 일본국 특개 2002-40326호 공보에서는, 화상 표시 패널 h로부터 순서대로 오목, 볼록, 볼록, 볼록의 4개의 반사면 i, j, k, l을 사용하여 색 수차가 없는 투사 광학계를 달성하고 있다(도 64 참조). 이들 특허 공보에서 나타난 광학계는 광축에 대하여 회전 대칭의 구성을 하고 있으며, 초광각 광학계의 일부분을 사용하여 경사 투사를 행하고 있다. 일본국 특개 2001-255462호 공보에서는, 오프액셜(off-axial) 광학계를 사용한 경사 투사 광학계가 제안되어 있다. 이 광학계에서는, 오프액셜 광학계를 사용함으로써 사다리꼴 왜곡을 보정하고, 또한 복수개의 반사면 m, m, … 과 반사면 n 사이에서 중간상을 연결함으로써 반사면의 크기를 억제한 투사 광학계를 달성하고 있다(도 65 참조). 재공표 특허 WO01/006295호 공보에 나타난 광학계와 같이, 볼록 반사면 f와 굴절 광학계 g를 조합한 투사 광학계의 경우, 굴절 광학계만의 구성과 비교하여, 색 수차를 취하기 쉽고, 또한 광각화가 용이하다. 반면 하나의 반사면에서 발산 작용의 대부분을 담당하기 때문에, 왜곡이나 상면(像面)의 수차 보정을 적절히 하려면 그 굴절력을 어느 정도 작게 하지 않으면 안되어, 필연적으로, 볼록 반사면 f의 대형화 및 새그(sag)량의 증대화를 초래하는 경향을 가진다. 이것은 볼록 반사면의 제조가 곤란하게 될 뿐만 아니라, 화면 하방 부분(도 62의 e 참조)이 높아지고, 또, 리어 프로젝션 텔레비전을 이 투사 광학계에 의해 구성한 경우에, 안길이(도 62의 d 참조)도 커지게 된다. 일본국 특개 2002-40326호 공보에 나타난 투사 광학계에서는, 굴절 광학계를 가지고 있지 않기 때문에, 원리적으로 색 수차는 발생하지 않고, 또한 렌즈에 의한 흡수도 없기 때문에, 밝은 광학계를 달성할 수 있다. 그러나, 반사면만으로의 구성으로 되기 때문에, 각 반사면의 면 정밀도, 조립 정밀도에 매우 민감하여, 제조 비용이 증대하는 경향에 있다. 또, 복수개의 반사면(i~l)을 세로 방향으로 배치하기 때문에, 화면 하방의 부분(도 62의 e 참조)이 높아진다. 또한, 박형화를 하기 위해, 투사 각도를 더욱 크게 하면 반사면, 특히, 최종단의 반사면(l)이 커져 버려, 반사면의 제조가 곤란하게 되는 동시에, 리어 프로젝션 텔레비전을 이 투사 광학계에 의해 구성한 경우에, 화면 하방 부분의 보다 대형화를 초래한다. 일본국 특개 2001-255462호 공보에 기재되어 있는 투사 광학계의 경우, 중간 결상면을 가짐으로써, 광각화하면서도 반사면을 작게 할 수 있다고 하는 이점을 가진다. 반면, 반사면을 편심시킴으로써 발생하는 편심 수차를 나머지의 편심된 반사면에서 보정하게 되어, 적어도 반사면이 3면 이상 필요하게 된다. 따라서, 리어 프로젝션 텔레비전을 이 투사 광학계에 의해 구성한 경우에, 화면 하방의 충분한 소형화를 실현하려면 역시 제약이 있고, 또한 반사면은 회전 대칭의 구성이 아니고, 자유 곡면에 의해 구성되며, 면 정밀도, 조립 정밀도에 매우 민감하여, 제조가 어렵고 비용 상승으로 연결된다고 하는 문제가 있다. 그래서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 감안하여, 저왜곡으로 고해상력을 유지하고, 반사면의 크기를 작게 하면서, 반사면의 수를 삭감하고, 예를 들면, 리어 프로젝션 텔레비전에 있어서, 그 안길이를 작게 하고, 또한 화면의 하방(또는 상방) 부분을 작게 하기 위해 바람직한 투사 광학계를 제공하는 것을 과제로 한다.