自由曲面透镜及其设计方法、自由曲面镜及其设计方法以及投射型影像显示装置与流程

本发明涉及将自由曲面应用于透镜面以及镜面的光学元件及其设计方法，以及使用它们的投射型影像显示装置。此外，本发明涉及应用于投射型影像显示装置而有效的、将通过塑料的挤压成形而形成的自由曲面应用于透镜面或反射镜面的自由曲面透镜和自由曲面镜。

背景技术：

近年来，能够以短距离且大图像投射良好的投射图像的投射型影像显示装置正在广泛普及。在这样的投射型影像显示装置的投射光学系统中，为了实现以大图像投射良好的投射图像，已知有采用以与偏心非球面形状的凹面镜组合而利用自由曲面透镜的所谓倾斜投射光学系统的技术。

例如，专利文献1中公开了一种投射光学装置，具备：由具有透射型折射元件的第一光学系统和具有反射型折射元件的第二光学系统构成的投射透镜，第一光学系统的一部分透镜收纳于将第二光学系统的下端作为下限的下方空间内。

此外，专利文献2中公开了一种投射型影像显示装置，能够通过透镜系统和凹透镜的组合而以短距离且大图像投射良好的投射图像。

现有技术文献

专利文献1：日本特许公开2009-86315号公报

专利文献2：日本特许公开2008-250296号公报

技术实现要素：

在上述的现有技术中，给出了如下启示：通过投射型影像显示装置的投射光学系统中的透镜系统与凹透镜的组合能够以大图像投射良好的投射图像。但是，在该现有技术中，作为构成该透镜系统的透镜，设想利用相对于透镜的光轴具备对称形状的塑料透镜，而没有记载将该塑料透镜成形时产生的技术问题及其解决方案。

本发明的目的在于与相对于透镜的光轴具备对称形状的塑料透镜不同地，解决在对通过与凸透镜组合而被使用的自由曲面透镜进行成形时产生的课题，提供一种优异的自由曲面透镜、自由曲面镜、它们的设计方法以及使用它们的投射型影像显示装置。

为了达成上述目的，本发明的代表性的方式是自由曲面透镜、自由曲面镜、自由曲面透镜的设计方法、自由曲面镜的设计方法以及投射型影像显示装置，特征在于，具备如下所示的结构。

一实施方式的自由曲面透镜是构成投射型影像显示装置中的倾斜投射光学系统的由透明的树脂成形的自由曲面透镜，该倾斜投射光学系统包含自由曲面镜，该自由曲面透镜具备：透镜有效区域，在表面形成规定的自由曲面；以及端缘面，被形成为围绕该透镜有效区域，在围绕未形成该端缘面的所述透镜有效区域的周围的一部分中，对于所述透镜有效区域与所述端缘面之间用被设定为该透镜有效区域的近旁的透镜有效区域的斜率方向不发生变化的曲面或者平面的至少一方连结、且将包含该曲面或者平面的至少一方的端面设为锥形面。

一实施方式的自由曲面透镜的设计方法，该自由曲面透镜是构成投射型影像显示装置中的倾斜投射光学系统的由透明的树脂成形的自由曲面透镜，该倾斜投射光学系统包含自由曲面镜，在所述自由曲面透镜的设计方法中，设定在表面形成规定的自由曲面的透镜有效区域，设定被形成为围绕该透镜有效区域的端缘面，在围绕未形成该端缘面的所述透镜有效区域的周围的一部分中，对于所述透镜有效区域与所述端缘面之间为了该透镜有效区域的近旁的透镜有效区域的斜率方向不发生变化而通过曲面或者平面的至少一方连结、且将包含该曲面或者平面的至少一方的端面设定为锥形面。

一实施方式的自由曲面透镜是构成投射型影像显示装置中的包含自由曲面镜的倾斜投射光学系统的由透明的树脂成形的自由曲面透镜，该自由曲面透镜具备：透镜有效区域，在表面形成规定的自由曲面；以及端缘面，被形成为围绕该透镜有效区域，该端缘面的表面粗糙度比所述透镜有效区域的表面粗糙度大。

一实施方式的自由曲面镜是构成投射型影像显示装置中的包含自由曲面镜的倾斜投射光学系统的由透明的树脂成形的自由曲面镜，该自由曲面镜具备：透镜有效区域，在表面形成规定的自由曲面的反射面；以及透镜区域，将被形成为围绕该透镜有效区域的自由曲面形状保持原样地延长(以下，也将其记载为自由曲面区域)。该反射镜面相对于影像投射面是凸面，为了提高镜子的成形性，以成为均匀的厚度的方式使作为反对面的背面的形状形成为与反射面几乎同一形状即可。上述背面的表面粗糙度设为相对于所述透镜有效区域的表面粗糙度小20倍即可。其结果，镜子成形时背面(金属模面是凸面)密接，能改善脱模时的反射面与背面的粘贴(换言之，模制品向金属模面的粘贴)的平衡，作为结果能改善镜面的自由曲面形状精度。为了改善上述粘贴的平衡，如果将背面的表面粗糙度相对于所述透镜有效区域的表面粗糙度减小10倍，则能得到进一步的改善效果，能提供在自由曲面有效区域中的形状精度优良的自由曲面镜。

一实施方式的自由曲面镜的设计方法，该自由曲面镜是构成投射型影像显示装置中的包含自由曲面镜的倾斜投射光学系统的由透明的树脂成形的自由曲面镜，在自由曲面镜的设计方法中，设定在表面形成规定的自由曲面的反射面的透镜有效区域，设定被形成为围绕该透镜有效区域的端缘面，将该端缘面的表面粗糙度设定得比所述透镜有效区域的表面粗糙度大。

一实施方式的投射型影像显示装置是将由光调制部对来自光源的光进行调制而得到的影像光放大进行投射，该投射型影像显示装置具备倾斜投射光学系统，该倾斜投射光学系统将进行调制而得到的所述影像光放大进行投射，所述倾斜投射光学系统的一部分包含自由曲面透镜，该自由曲面透镜包含所述自由曲面透镜或自由曲面镜

根据本发明的一个实施方式，解决在对自由曲面镜或者通过与自由曲面镜组合而被使用的自由曲面透镜进行成形时产生的课题，能够提供一种在成形性上优异的自由曲面透镜、自由曲面镜、它们的设计方法以及使用它们构成的投射型影像显示装置。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的投射型影像显示装置的整体外观的立体图。

图2是说明一实施方式的倾斜投射光学系统中的投射透镜的动作原理的透镜配置图。

图3是表示一实施方式的自由曲面透镜(L11)的外形形状的图，包含正面侧的立体图、从背面侧观察的立体图、正视图、侧视图以及后视图。

图4是表示一实施方式的自由曲面透镜(L12)的外形形状的图，包含正面侧的立体图、从背面侧观察的立体图、正视图、侧视图以及后视图。

图5是表示一实施方式的自由曲面镜(M13)的外形形状的图，包含正视图、侧视图和后视图。

图6是用于说明一实施方式的自由曲面透镜(L11)的结构以及设计方法的说明图。

图7是用于说明一实施方式的自由曲面透镜(L12)的结构以及设计方法的说明图。

图8是表示用于与实施方式进行比较的以往的第1自由曲面透镜的形状的图，包含立体图、平面图、侧视图以及侧视剖面图。

图9是表示用于与实施方式进行比较的以往的第2自由曲面透镜的形状的图，包含立体图、平面图、侧视图以及侧视剖面图。

100：投射型影像显示装置；L11、L12：自由曲面透镜；L11-a、L12-a：透镜有效区域；L11-b、L12-b：透镜端缘部；L11-c、L12-c：端口部；L11-p、L12-p：平面；L11-w、L12-w：曲面；L12-d：坝状的凸部；M13：自由曲面镜；M13-a：镜有效区域；M13-b：端缘部。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。本发明的实施方式包含：自由曲面透镜、自由曲面镜、包含它们的成形方法的设计方法以及使用它们而构成的投射型影像显示装置。

首先，图1是表示将本发明的一实施方式的自由曲面透镜通过与凹透镜的组合而使用的一实施方式的投射型影像显示装置的整体外观的立体图。在图1中，100表示投射型影像显示装置，101表示投射型影像显示装置100的上表面覆壳，102表示下表面覆壳。根据图1可明确，在上表面覆壳101的一部分可开闭地安装有在使用投射型影像显示装置100时可打开的窗部103。另外，在图1中，示出了窗部103打开的状态，构成以下所述的投射光学系统的自由曲面透镜由L12表示。

此外，虽在图1中未图示，但在由上表面覆壳101和下表面覆壳102形成的内部空间中，搭载有用于构成投射型影像显示装置100的结构部件。结构部件例如是作为光源的灯、光调制部、包含自由曲面透镜、自由曲面镜等的倾斜投射光学系统、包含电源电路、控制电路的各种电路部件、冷却扇等。

光调制部是将来自光源的光调制为基于来自外部的影像信号等的影像光的光调制部，例如为DLP(Digital Light Processing，数字光处理)、液晶面板等影像显示元件。倾斜投射光学系统使该影像光以相对于壁面即使从极近的距离(大的倾斜角度)投射也能够降低梯形畸变等，由此得到优异的投射影像，包含所谓的自由曲面透镜、自由曲面镜。各种电路部件包括对于上述结构部件供给必要的电力和控制信号的电源电路和控制电路。冷却扇将结构部件的发热导至装置外部。

接下来，图2示出用于说明上述倾斜投射光学系统中的投射透镜的动作原理的透镜配置图。图2的倾斜投射光学系统具备用L1～L12表示的共12枚透镜和用M13表示的1枚镜子。这里，镜子M13的反射面以及L11和L12透镜的透镜面分别形成自由曲面形状。L11和L12透镜是所谓的自由曲面透镜。所以，即使是以极大的倾斜角度投射影像的倾斜投射光学系统，也能得到降低了梯形畸变的投射影像。即，由此，设计自由度大到非球面的约5倍左右，能进行良好的象差修正。

此外，图2中具有在用P0表示的配置于棱镜光学元件的对置面的光源。该光源虽未图示，但在本例中是半导体光源。来自该光源的光由棱镜面进行全反射，入射到用P1表示的影像显示元件，由该影像显示元件P1变换为影像光束，透射过棱镜面，入射至投射透镜。影像显示元件P1是反射型影像显示元件。

来自影像显示元件P1的影像光束(用φ0表示影像光束的整体)相对于投影面的成像位置，在投射透镜内通过各个透镜的不同的位置。自由曲面镜M13与作为自由曲面透镜的L11和L12与其它绝大部分的透镜共有的光轴相比位于上部，所以可以去除不需要的透镜有效区域而实现小型化。由此，能够降低装置整体的成本。

此外，关于图2中用L10表示的透镜，通过将其透镜面设为非球面透镜，进行彗形象差与球面象差的修正。即，透镜L10是非球面透镜。进而，由于该透镜L10被配置于光束以偏置方式通过的位置，所以通过将该透镜面设为非球面形状，从而进行由于光束针对透镜倾斜入射而产生的高次的彗形象差的修正。

而且，接着该非球面透镜、即透镜L10，作为形成上述倾斜投射光学系统的投射透镜的一部分，安装有用自由曲面透镜即L11以及L12来表示的自由曲面的塑料透镜、和用自由曲面镜即M13来表示的自由曲面的塑料镜。

这里为了便于说明，在图2中示出在投影面的上端部分成像的光束φ2和在投影面的几乎中央部分成像的光束φ1通过构成投射透镜的L1～L12表示的各个透镜中的哪个部分。关于在投影面的上端部分成像的光束φ2的上限光和在投影面的几乎中央部分成像的光束φ1的下限光，在非球面透镜的L10以及自由曲面透镜的L11和L12中不重叠，所以可以单独来进行象差修正，修正能力得到大幅提高。

这种倾向在自由曲面镜M13中更加显著。作用于比较接近于光轴的区域中的象差修正的透镜即L1～L10装入镜筒B1内，作用于远离光轴的区域中的象差修正的透镜、即L11、L12，为了聚焦调整，装入不同于上述镜筒B1的镜筒B2内。由此，设为调整透镜L10和透镜L11以及透镜L12和自由曲面镜M13的间隔、并且也能同时调整透镜L11和L12的间隔的结构。

另一方面，自由曲面镜M13安装于镜座MB1，成为例如由未图示的电动机可以开闭的构造。进而，通过将这些全部高精度地固定于投射透镜座，能得到规定的聚焦性能。

图3示出上述的自由曲面透镜L11的外形形状。图3(A)是自由曲面透镜L11从正面侧看的立体图，(B)是从背面侧观察到的立体图，(C)表示正视图，(D)表示侧视图，(E)表示后视图。该自由曲面透镜L11是塑料制的透镜，由图3可以明确，与透镜有效区域L11-a一起地设有所谓的透镜端缘部(也称端缘部)L11-b。以将该透镜装入镜筒B2内时的定位和保持作为目的，而将透镜端缘部L11-b设于透镜有效区域L11-a的外周部。L11-b特别是指端缘部的面。

尤其是在图3(A)以及(B)中，在自由曲面透镜L11的透镜有效区域L11-a中，用于表示其表面形状的等高线由虚线示出。此外图3中的L11-c表示注入树脂时的端口部。

图4与图3同样地表示上述的自由曲面透镜L12的外形形状。图4(A)是从自由曲面透镜L12的正面侧观察到的立体图，(B)是从背面侧观察到的立体图，(C)示出了正视图，(D)示出了侧视图，(E)示出了后视图。自由曲面透镜L12也与上述L13同样地，是塑料制的透镜，根据图4可明确，与透镜有效区域L12-a一起，设置所谓的透镜端缘部L12-b。透镜端缘部L12-b，以将该透镜装入镜筒B2内时的定位和保持作为目的而被设于透镜有效区域L12-a的外周部。

尤其是在图4(A)以及(B)中，在自由曲面透镜L12的透镜有效区域L12-a中，用于表示其表面形状的等高线用虚线表示。此外，图4中的L12-c表示注入树脂时的端口部。

进而，图5表示上述的自由曲面镜M13的外形形状。图5(A)是自由曲面镜M13的正视图，(B)是侧视图，(C)是后视图。该自由曲面镜M13与上述相同地为塑料制。该自由曲面镜M13根据图5可明确：与透镜有效区域M13-a一起，该透镜有效区域M13-a的外周部具备将自由曲面形状原样延长的透镜区域、也即自由曲面区域。

该反射镜面相对于影像投射面是凸面，为了提高镜子的成形性且维持量产稳定性，可设计为均匀镜厚。具体而言，在本实施方式的设计方法中，该反射面、即镜面的背面形状，通过制成与反射面几乎同一的形状，能够得到均匀厚度的镜子。另一方面，从易加工的角度出发，可以将背面形状相对于反射面设为平均曲率吻合的曲面或者大致平面。

另一方面，背面的表面粗糙度可以设为相对于所述透镜有效区域的表面粗糙度小20倍。其结果，能使镜子成形时背面(金属模面为凸面)密接，改善脱模时的反射面与背面的粘贴(换言之，模制品对金属模面的粘贴)的平衡，作为结果，能改善镜面的自由曲面形状精度。为了改善上述的粘贴的平衡，如果将背面的表面粗糙度设置为相对于所述透镜有效区域的表面粗糙度小10倍，则能得到进一步的改善效果，能够提供在自由曲面有效区域中的形状精度优异的自由曲面镜。

进而，在自由曲面镜的自由曲面区域以外的部分，以安装于上述镜座MB1时的定位和保持为目的，设置所谓固定部141、144。固定部141用141L和141R表示。

关于上述的自由曲面透镜L11、L12及自由曲面镜M13，作为包含它们成形方法的设计方法，如下制作。即，该设计方法制作挤压成形用的金属模，边考虑塑料的收缩及翘曲等，还边反复多次进行金属模的形状的修正，以使成形透镜面的形状相对于设计形状为最小误差。使用通过这样的修正得到的形状的金属模，通过挤压成形制作该透镜和镜子。

一般而言，在挤压成形中，将弹丸或粉末状的透明树脂在螺杆(スクリュー)内热融化，通过螺杆的旋转一边加压，一边通过金属模的滑阀(spool)和流道，从端口部(L11-c、L12-c、M13-c)将热融化了的树脂向由可动以及固定隔片形成的空间内压出，由此填充到金属模内。

另外这里，如下说明使用挤压成形用的金属模制作上述自由曲面透镜L11和L12时的本发明的发明人们所形成的见解。

自由曲面透镜如所上述地在进行光学设计时，在作用于成像的光束即有效光束入射的入射面、和受到透镜作用后的光束出射的出射面上，对于有效光束通过的有效区域的透镜形状，作为设计的自由度进行象差修正。

另一方面，为了将自由曲面透镜在镜筒内高精度地保持、固定，与上述的透镜有效区域一起设定了透镜端缘面、即将透镜固定于镜筒的面，通过将它们接合，而决定透镜的最终形状。

但是，在具有复杂形状的自由曲面透镜中，其透镜面对于光轴多是非对称的形状，由此，很难在透镜面的整个区域设置上述的端缘面。

在难以将上述的端缘面设置于透镜面的整个区域的情况下，尤其是将透镜在金属模内成形之后，在将透镜从该金属模脱模时，伴随脱模发生的脱模阻力在透镜面内不均匀，这就是透镜变形的原因。

因此，为了解决上述的课题，如下说明本发明的发明人们提出的解决方案。

首先，参照图8、图9在以下说明基于现有技术的至今为止的自由曲面透镜的设计方法。图8表示用于与本实施方式相比较的以往的第1自由曲面透镜的形状。图9表示用于与本实施方式相比较的以往的第2自由曲面透镜的形状。

首先，作为更具体的例子，图8(A)～(D)示出的自由曲面透镜L15是与图3所示的自由曲面透镜L12对应的透镜。图8的(A)是L15的立体图，(B)是平面图，(C)是侧视图，(D)是侧视剖面图。此外图9(A)～(D)所示的自由曲面透镜L16是与图4所示的自由曲面透镜L11对应的透镜。图9(A)是L16的立体图，(B)是顶视图，(C)是侧视图，(D)是侧视剖面图。

由图8可明确的是在透镜有效区域L15-a的外周部设置用于装入时的定位及其保持的透镜端缘部L15-b。同样地，在透镜有效区域L16-a的外周部设置用于装入时的定位及其保持的透镜端缘部16-b。

但是，该自由曲面透镜由于其复杂的透镜形状，在其的一部分、即图8(A)～(D)以及图9(A)～(D)中的透镜有效区域L15-a、L16-a的下端部分，产生未设置有端缘部L15-b、16-b的部分。

在这样的未设端缘部的部分中，将透镜在金属模内成形之后，将透镜从该金属模脱模时，伴随脱模所产生的脱模阻力在透镜面内不均匀，而这成为透镜变形的原因。

本实施方式的设计方法如上述所述在透镜面的形状为凹面形状、不可能在透镜面的全周设置端缘面的情况下，以透镜有效区域的面的斜率方向(即微分值的符号)不变的程度用平面、曲面(直线、曲线)连结透镜有效区域和端缘面，在透镜有效区域的外周部连续地形成端缘面L11-b。

此外，可知在这一部分设置用于从金属模中拔出用的锥形部是有效的。此时，可知特别是在这些平面、曲面(其端部的直线、曲线)的最长距离是透镜的长边的1/20以上的情况下，在其端面设置5度以上、最大20度以下的锥形面是有效的。另外，如果锥形角度超过20度，则难以将透镜有效区域和端缘部分连续地形成。

例如，在上述的自由曲面透镜L11中，如图3及图6所示，在透镜有效区域L11-a(在图3(C)、(E)中由网眼区域所示)的外周部中形成上述的曲面L11-w、平面L11-p，由此，与端缘面L11-b之间连结。此外，图3中的109示出形成于端缘部L11-b的用于装入透镜时的定位和保持的凹部，112、113示出同样地用于定位和保持的突起部。

此外，根据图3(C)及图6可明确，在透镜的下部通过形成上述的曲面L11-w、平面L11-p而将透镜有效区域L11-a的两侧的端缘面L11-b之间连结。另外，如上所述该曲面L11-w被设定为其近旁的透镜有效区域11-a的斜率方向(即微分值的符号)不变。在这种情况下，其近旁的透镜有效区域11-a是凹面，所以该曲面L11-w被设定为向下侧突出的曲线。而且，这些所形成的曲面L11-w的端部的平面L11-p成为上述的锥形面。

根据上述这样的本实施方式的自由曲面透镜的设计方法，透镜有效区域L11-a的端部在其两侧的端缘面L11-b之间连续地形成。其结果，端缘面L11-b之间的连结增强，伴随脱模产生的脱模阻力也在透镜面内呈均匀态，能够不伴随透镜的变形地从金属模中不变形而稳定地取出完成的自由曲面透镜。

图6是用于说明上述自由曲面透镜L11的设计方法的说明图，其将图3的自由曲面透镜L11的透镜有效区域L11-a、端缘面L11-b的形态放大表示。

此外，例如在上述自由曲面透镜L12中，如图4及图7所示地，在未设置其一部分(图示的下侧部分)的端缘部L12-b的部分中，在透镜有效区域L12-a的外周部形成曲面L12-w、平面L12-p，由此将透镜有效区域的两侧的端缘面L12-b和L12-b之间与端缘面L11-b之间进行连结。

此外，在透镜的下部，通过形成上述的曲面L12-w、平面L12-p，连结透镜有效区域L12-a的两侧的端缘部L12-b之间。另外，如上述所述，该曲面L12-w也被设定为它的近旁的透镜有效区域12-a的斜率方向(即微分值的符号)不变。而且，这些所形成的曲面L12-w的端部的平面L12-p成为上述的锥形面。

另外，在这种情况下，在弯曲的端缘部L12-b之间还形成坝状的凸部L12-d，在其侧面与上述同样地设为锥形面。此外，这里也是由图4中的129L、129R分别示出形成于端缘部L12-b的用于装入透镜时的定位和保持的凹部，而122、123同样地示出用于定位和保持的突起部。

根据上述这样的本实施方式的自由曲面透镜的形状，还包含由上述的坝状的凸部L12-d所起的作用，端缘面L12-b之间的连结得到进一步增强，伴随脱模发生的脱模阻力也在透镜面内变均匀，能够不伴随透镜的变形地、更具体而言，能够截面的“U”字状透镜L12不向两侧扩展地将完成的自由曲面透镜从金属模中安全地取出。

图7是用于说明上述自由曲面透镜L12的设计方法的说明图，将图4的自由曲面透镜L12的透镜有效区域L12-a、端缘面L12-b的形态放大表示。

接下来，作为课题有：特别是透镜面的形状的成形时，由于形成透镜的树脂与金属模的温度差引起的透镜的收缩，上述的自由曲面透镜L11和L12也包含其透镜有效区域L11-a、L12-a、其端缘面L11-b、L12-b及上述锥形面而粘贴于金属模。这也是将完成的自由曲面透镜从金属模取出时透镜发生变形的原因之一。尤其是，在透镜面上，对其表面进行镜面处理，所以这种现象引起的恶劣影响非常大。

因此，作为对上述的课题进行研究的结果可知，在自由曲面透镜L11和L12中特别地将其端缘面L11-b、L12-b中的表面粗糙度设置得粗从而降低与上述的金属模的粘贴的对策是有效的。另外，作为优选的表面粗糙度，可以设为例如20nm左右、或20nm以上到100nm以下。

此外，上述的现象不限于上述自由曲面透镜L11和L12，在由合成树脂成形的塑料制的镜子即自由曲面镜M13中也能够同样地看到。

因此，提出了将上述的透镜的设计方法应用在塑料制的镜子即自由曲面镜M13中。更具体而言，本实施方式的自由曲面镜及其设计方法是在上述图5(A)～(C)所示的自由曲面镜M13中，在作为其反射面的透镜有效区域M13-a的外周部具备将自由曲面形状原样延长的透镜区域即自由曲面区域。

该反射镜面设计成相对于影像投射面是凸面，为了提高镜子的成形性、维持量产稳定性，镜厚是均匀的。具体而言，该反射面、即镜面的背面形状通过制成与反射面几乎同一的形状，得到均匀厚度的镜子。进而，在反射镜的除去自由曲面有效面的背面的范围形成反射镜突出销，使得脱模时发生的反射镜的自由曲面有效面内的成形精度稳定。

此外，将背面的表面粗糙度相对于所述透镜有效区域的表面粗糙度约粗20倍，慢慢地使面粗糙度减少，在镜成形时，背面(金属模面为凸面)与金属模密接，从而取得脱模时的反射面与背面的粘贴(换言之是模制品对金属模面的粘贴)的平衡。其结果，为了改善前述的粘贴的平衡，如果将背面的表面粗糙度相对于所述透镜有效区域的表面粗糙度减小10倍，则得到进一步的改善效果，提供在自由曲面有效区域中的形状精度优异的自由曲面镜。

包含作为上述的塑料镜的自由曲面镜M13的成形方法的设计方法能够与上述自由曲面透镜L11以及L12同样地，将完成的自由曲面镜从金属模中安全地取出。此外，这里，图5中的141L、141R示出用于将在上述自由曲面有效区域外的两端缘处形成的该自由曲面镜M13安装于镜座MB1时的定位和保持的突出部，142L、142R示出同样地设于该突出部的凹部。144示出形成于上述自由曲面有效区域外的下端缘的突出部。

此外，在本实施方式中，包含上述的塑料镜、即自由曲面镜M13地将上述自由曲面透镜L11以及L12作为构成投射型影像显示装置的倾斜投射光学系统的自由曲面透镜、自由曲面镜而利用。根据本实施方式，能够通过金属模便宜地从树脂量产这些透镜和镜。由此，有益于该投射型影像显示装置的成本降低，并且能得到性能上也优异的自由曲面透镜和自由曲面镜。由此，发挥能够提供便宜且性能上也优异的投射型影像显示装置这样的优异效果。

以上，详细说明了本发明的实施方式，本发明不限于所述实施方式，而可以有各种变形例。例如上述实施方式是为了使本发明易懂地进行说明而对装置整体详细地进行了说明，但未必限于具备所说明的所有结构的方案。对于实施方式的结构的一部分能够删除、追加其它结构、置换为其它结构等。