JP2000089227A - Projection type display device - Google Patents

Projection type display device

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JP2000089227A
JP2000089227A JP10272567A JP27256798A JP2000089227A JP 2000089227 A JP2000089227 A JP 2000089227A JP 10272567 A JP10272567 A JP 10272567A JP 27256798 A JP27256798 A JP 27256798A JP 2000089227 A JP2000089227 A JP 2000089227A
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axial
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image
display device
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type display device in which distortion and blur are not present in a picture which is to be obtained by projecting a picture on a picture display panel on the screen arranged in an oblique direction and in which the total size of an optical system capable of projecting the picture while having a high optical performance is miniaturized by using an off-axial optical system. SOLUTION: This device is a projection type display device projecting the picture on a picture display panel 3 on a screen 5 by a projection optical system. In this device, a center line connecting the center of the picture display panel 3 and the center of the projected picture is not vertical to at least one side of the surface of the picture display panel 3 or the surface of the screen 5 and the projection optical system has at least one of an off-axial optical block 4 which includes an off-axial surface being an aspherical shape having 0 or one of the symmetric surface of a broad sense and has refractive power capable of forming a real image on the whole.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、投射型の表示装置
に関し、特に液晶表示素子(液晶パネル)の画像を、投
影レンズで、スクリーン又は壁に拡大投影する液晶プロ
ジェクターに好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type display device, and more particularly to a projection type display device suitable for a liquid crystal projector which enlarges and projects an image of a liquid crystal display element (liquid crystal panel) on a screen or a wall by a projection lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、液晶パネルを光源からの光束
により照明し、液晶パネルからの透過光又は反射光に基
づく画像を、投影レンズにより、スクリーン又は壁に拡
大投影する液晶プロジェクターが種々と提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, various liquid crystal projectors have been proposed in which a liquid crystal panel is illuminated by a light beam from a light source and an image based on transmitted light or reflected light from the liquid crystal panel is enlarged and projected on a screen or a wall by a projection lens. Have been.

【0003】図9は従来の投射型表示装置の要部概略図
である。図中101は照明系、102は液晶などの画像
表示パネル、103は投射光学系、104はスクリーン
である。画像表示パネル102の上に形成された画像が
照明系101によって照明され、投射光学系103を介
して斜方向に設けたスクリーン104の上に拡大投影さ
れることにより画像表示が行なわれている。
FIG. 9 is a schematic view of a main part of a conventional projection display device. In the figure, 101 is an illumination system, 102 is an image display panel such as a liquid crystal, 103 is a projection optical system, and 104 is a screen. An image formed on the image display panel 102 is illuminated by the illumination system 101, and is enlarged and projected on a screen 104 provided in an oblique direction via a projection optical system 103, whereby an image is displayed.

【0004】一方、最近、非共軸光学系を利用し、光学
系全体の小型化を図った結像系が種々と提案されてい
る。非共軸光学系では、基準軸という概念を導入し構成
面を非対称非球面にすることで、十分収差が補正された
光学系が構築可能であることが、例えば特開平9―56
50号公報にその設計法が、特開平8―292371号
公報、特開平8―292372号公報にその設計例が示
されている。
On the other hand, recently, various image forming systems using a non-coaxial optical system to reduce the size of the entire optical system have been proposed. In the non-coaxial optical system, it is possible to construct an optical system in which aberration is sufficiently corrected by introducing the concept of the reference axis and making the constituent surface an asymmetrical aspheric surface.
No. 50 discloses a design method thereof, and JP-A-8-292371 and JP-A-8-292372 show design examples thereof.

【0005】こうした非共軸光学系はオフアキシャル光
学系( 像中心と瞳中心を通る光線に沿った基準軸を考え
た時、構成面の基準軸との交点における面法線が基準軸
上にない曲面(オフアキシャル曲面)を含む光学系とし
て定義される光学系で、この時、基準軸は折れ曲がった
形状となる) と呼ばれる。このオフアキシャル光学系
は、構成面が一般には非共軸となり、反射面でもケラレ
が生じることがないため、反射面を使った光学系の構築
がしやすい。また、光路の引き回しが比較的自由に行な
える、構成面を一体成形する手法で一体型の光学系を作
りやすいという特徴をも持っている。
Such a non-coaxial optical system is an off-axial optical system (when considering a reference axis along a ray passing through the center of the image and the center of the pupil, the surface normal at the intersection with the reference axis of the constituent surface is on the reference axis. The optical system is defined as an optical system including a curved surface (off-axial curved surface), in which case the reference axis has a bent shape. In this off-axial optical system, the constituent surface is generally non-coaxial, and there is no vignetting even on the reflecting surface. Therefore, it is easy to construct an optical system using the reflecting surface. In addition, the optical path can be relatively freely routed, and it is easy to form an integrated optical system by a method of integrally molding the constituent surfaces.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図9に示すように投射
光学系103の光束をスクリーン104に対して斜めに
投影する投射型表示装置においては、スクリーン104
と投射光学系103の相対位置関係は、使用の条件によ
って様々な場合がある。特に、投射光学系103の光軸
105とスクリーン104が直角の関係にない時、あお
りの効果により投影された像に台形状の歪みが生じてく
る。
As shown in FIG. 9, in a projection type display device in which a light beam of a projection optical system 103 is projected obliquely onto a screen 104, a screen 104 is used.
The relative positional relationship between the projection optical system 103 and the projection optical system 103 may vary depending on the conditions of use. In particular, when the optical axis 105 of the projection optical system 103 and the screen 104 are not in a right angle relationship, a trapezoidal distortion occurs in the projected image due to the tilting effect.

【0007】図10は、斜め投影によって台形歪みが生
じることを説明する概略図である。表示パネル102上
に形成された画像(図10の矢印)は投射レンズ103
によってスクリーン104上に角度θで斜め投影され
る。このような配置での物体と像の関係はあおり撮影な
どで生じるものとして良く知られている。表示パネル1
02から投射レンズ103の物体側主点までの距離をL
1、投射レンズ103の像側主点からスクリーン104
までの距離をL2とし、スクリーン104の原点104
aを投射レンズ103の光軸105とスクリーン104
との交点とする。スクリーン104の高さHでの撮影倍
率βは、 β = (L2+Hsin θ)/L1 = β0+(sinθ/L1)H (1) となることが近軸の計算により求められる。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining that trapezoidal distortion is caused by oblique projection. An image (arrow in FIG. 10) formed on the display panel 102 is a projection lens 103.
Is obliquely projected on the screen 104 at an angle θ. It is well known that the relationship between an object and an image in such an arrangement is generated in a tilt photographing or the like. Display panel 1
02 to the object-side principal point of the projection lens 103 is L
1. From the image side principal point of the projection lens 103 to the screen 104
To the origin 104 of the screen 104
a is the optical axis 105 of the projection lens 103 and the screen 104
And the intersection with Imaging magnification in the height H of the screen 104 beta is, β = (L2 + Hsin θ ) / L1 = β 0 + (sinθ / L1) H (1) and made it is obtained by calculation of the paraxial.

【0008】ここでβ0 はスクリーンの原点での投影倍
率を示している。(1)式より、スクリーン上での投影
倍率βはスクリーン104の上下方向の高さHに関して
リニアな関数となっていることがわかる。この関係はあ
おり特有のものであり、θを0とすれば倍率βは常にβ
0 と等しくなる。θ≠0の場合の倍率βと高さHの関係
は図11に示すように、高さHが正の所では中心より倍
率が大きくなり、高さHが負の所では倍率はその逆とな
る。この結果、表示パネルに正方形の画像を入力した場
合、スクリーン上に形成される画像は図12の実線に示
されるように台形状に歪んだ形となる。なお、図12
中、破線で示したのは歪みのないときの画像である。
Here, β 0 indicates a projection magnification at the origin of the screen. From equation (1), it can be seen that the projection magnification β on the screen is a linear function with respect to the vertical height H of the screen 104. This relationship is peculiar to tilt, and if θ is set to 0, the magnification β is always β
It is equal to 0 . The relationship between the magnification β and the height H when θ ≠ 0 is as shown in FIG. 11, where the magnification is larger than the center when the height H is positive, and vice versa when the height H is negative. Become. As a result, when a square image is input to the display panel, the image formed on the screen has a trapezoidally distorted shape as shown by the solid line in FIG. FIG.
The middle and dashed lines show images without distortion.

【0009】また、図10の106は、近軸ガウス像面
であるが、近軸ガウス像面106とスクリーン104が
一致しないため像高Hが大きい所では焦点が合わず、従
ってスクリーン全面において鮮明な投影像を得ることが
難しい。これらの台形歪みや像面の倒れといった収差は
光軸に対して回転対称ではないため、従来回転対称な光
学系で構成される投射型表示装置ではこれらの問題は不
可避であった。
Also, reference numeral 106 in FIG. 10 denotes a paraxial Gaussian image plane. However, since the paraxial Gaussian image plane 106 and the screen 104 do not coincide with each other, focusing is not performed where the image height H is large, so that the entire screen is sharp. It is difficult to obtain a proper projected image. Since these aberrations such as trapezoidal distortion and image plane tilt are not rotationally symmetric with respect to the optical axis, these problems have been inevitable in a projection type display apparatus conventionally configured with a rotationally symmetric optical system.

【0010】それに対し、特開平3−113432号公
報には投射レンズを光軸と垂直な方向にシフトすること
により、投影画像の歪みを防止する投射型表示装置が開
示されている。一般に、回転対称なレンズをシフトする
とシフトによって生じる収差により投影解像度が低下す
る傾向がある。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-113432 discloses a projection type display device in which a projection lens is shifted in a direction perpendicular to an optical axis to prevent distortion of a projected image. In general, when a rotationally symmetric lens is shifted, the projection resolution tends to decrease due to the aberration caused by the shift.

【0011】本発明は、オフアキシャル光学系を利用す
ることにより、画像表示パネル上の画像を斜方向に配置
したスクリーン面上に投影画像に歪みやボケのない、高
い光学性能を有しつつ投影することができる光学系全体
の小型化を図った投射型表示装置の提供を目的とする。
According to the present invention, an off-axial optical system is used to project an image on an image display panel onto a screen surface arranged in an oblique direction without distortion or blur in the projected image while maintaining high optical performance. It is an object of the present invention to provide a projection display device in which the size of the entire optical system can be reduced.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の投射型表示装置
は、 (1-1) 画像表示パネル上の画像を投射光学系によってス
クリーン上に投影する投射型表示装置であって、該画像
表示パネルの中心と投影画像中心とを結ぶ中心線は、該
画像表示パネル面あるいはスクリーン面の少なくとも一
方と垂直でなく、該投射光学系は広義の対称面を0ない
し1つ有する非球面形状であるオフアキシャル面を構成
要素として含み全体として、実像を結像できる屈折力を
持つオフアキシャル光学ブロックを少なくとも1つ有す
ることを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a projection display apparatus for projecting an image on an image display panel onto a screen by a projection optical system. The center line connecting the center of the panel and the center of the projected image is not perpendicular to at least one of the image display panel surface or the screen surface, and the projection optical system has an aspheric shape having 0 or 1 broadly defined symmetry plane. It is characterized by having at least one off-axial optical block having a refractive power capable of forming a real image as a whole, including an off-axial surface as a constituent element.

【0013】特に、 (1-1-1) 前記オフアキシャル光学ブロックは少なくとも
1つのオフアキシャル反射面を構成要素として含むこと
を特徴としている。
In particular, (1-1-1) the off-axial optical block is characterized by including at least one off-axial reflecting surface as a constituent element.

【0014】(1-2) 画像表示パネル上の画像を投射光学
系によってスクリーン上に投影する投射型表示装置であ
って、該画像表示パネルの中心と投影画像中心とを結ぶ
中心線は、該画像表示パネル面あるいはスクリーン面の
少なくとも一方と垂直でなく、該投射光学系はオフアキ
シャル反射面を構成要素として含み全体としては実像を
結像できる屈折力を持つオフアキシャル光学ブロックを
少なくとも1つ含むことを特徴としている。
(1-2) A projection display device for projecting an image on an image display panel onto a screen by a projection optical system, wherein a center line connecting the center of the image display panel and the center of the projected image is defined by The projection optical system is not perpendicular to at least one of the image display panel surface or the screen surface, and the projection optical system includes at least one off-axial optical block having a refractive power capable of forming a real image as a whole and including an off-axial reflection surface as a component. It is characterized by:

【0015】(1-3) 光源からの光束を照明光学系で集光
し、該光束で画像表示パネルを照明し、該画像表示パネ
ル上の画像を投射光学系でスクリーン面上に投射する投
射型表示装置において、該光源の中心と画像表示パネル
の中心を結ぶ中心線は、画像表示パネル面と垂直でな
く、該照明光学系はオフアキシャル反射面を構成要素と
して含む屈折力を持つオフアキシャル光学ブロックを少
なくとも1つ含むことを特徴としている。
(1-3) Projection in which a light beam from a light source is condensed by an illumination optical system, an image display panel is illuminated with the light beam, and an image on the image display panel is projected on a screen surface by a projection optical system. In the type display device, a center line connecting the center of the light source and the center of the image display panel is not perpendicular to the image display panel surface, and the illumination optical system has an off-axial reflecting surface including an off-axial reflecting surface as a component. It is characterized by including at least one optical block.

【0016】この他、構成(1-1) 〜(1-3) において、 (1-3-1) 前記画像表示パネルは、入射光束の強度を空間
的に変調して反射する反射型画像表示パネルであるこ
と。
In addition, in the constitutions (1-1) to (1-3), (1-3-1) the image display panel is a reflection type image display which spatially modulates the intensity of an incident light beam and reflects it. Be a panel.

【0017】(1-3-2) 前記オフアキシャル反射面は空気
側より入射した光線を空気側へと反射する構成となって
いること。
(1-3-2) The off-axial reflecting surface is configured to reflect light rays incident from the air side to the air side.

【0018】(1-3-3) 前記オフアキシャル反射面は媒質
側より入射した光線を媒質側へ反射する構成となってい
ること。
(1-3-3) The off-axial reflecting surface is configured to reflect light rays incident from the medium side to the medium side.

【0019】(1-3-4) 前記オフアキシャル光学ブロック
はモールド成形により作成されていること。
(1-3-4) The off-axial optical block is made by molding.

【0020】(1-3-5) 前記オフアキシャル光学ブロック
を構成する複数の光学面の少なくとも2つの光学面がモ
ールド成形により一体で作成されていること。
(1-3-5) At least two of the plurality of optical surfaces constituting the off-axial optical block are integrally formed by molding.

【0021】(1-3-6) 前記オフアキシャル光学ブロック
は、透明体の表面に光束が屈折して入射する入射面と、
該入射光束を順次反射する曲率を有する複数の反射面
と、該複数の反射面にて反射された光束を屈折して射出
する射出面を一体に形成した光学素子より成っているこ
と等を特徴としている。
(1-3-6) The off-axial optical block has an incident surface on which a light beam is refracted and incident on the surface of the transparent body;
It is characterized by comprising an optical element in which a plurality of reflecting surfaces having a curvature for sequentially reflecting the incident light beam and an exit surface for refracting and emitting the light beam reflected by the plurality of reflecting surfaces are integrally formed. And

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に付いての具体
的な説明にはいる前に、本明細書中にて度々使用する、
オフアキシャル光学系、及び、その骨組みとなる基準軸
について以下のように定義する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing specific embodiments of the present invention, they will be used frequently in this specification.
An off-axial optical system and a reference axis which is a skeleton thereof are defined as follows.

【0023】基準軸の定義 一般的には物体面から像面にいたる基準となる基準波長
の光線の光路をその光学系における基準軸と定義する。
これだけでは基準となる光線の選び方に曖昧性が残るの
で、通常は以下の2つの原則のいずれかにより基準光線
すなわち基準軸を設定する。
Definition of Reference Axis Generally, the optical path of a light beam having a reference wavelength from the object plane to the image plane as a reference is defined as a reference axis in the optical system.
This alone leaves ambiguity in the method of selecting the reference light beam, so that the reference light beam, that is, the reference axis is usually set by one of the following two principles.

【0024】(ア-1) 光学系に部分的にでも対称性を有す
る軸が存在し、収差のとりまとめが対称性よく行うこと
ができる場合にはその対称性を有する軸上を通る光線を
基準光線とする。
(A-1) In the case where an axis having a symmetry exists even in a part of the optical system and aberration can be collected with good symmetry, a ray passing through the axis having the symmetry is used as a reference. Light rays.

【0025】(ア-2) 光学系に一般的に対称軸が存在しな
い時、あるいは部分的には対称軸が存在しても、収差の
とりまとめが対称性よく行えない時には、物体面中心
(被撮影、被観察範囲の中心)から出る光線のうち、光
学系の指定される面の順に光学系を通り、光学系内に定
義される絞り中心を通る光線を基準光線として設定す
る。
(A-2) In general, when the axis of symmetry does not exist in the optical system, or when the aberration cannot be collected with good symmetry even though the axis of symmetry exists partially, the center of the object plane (the object Of the light rays emitted from the (photographing, center of the observation range), light rays passing through the optical system in the order of the designated surface of the optical system and passing through the center of the aperture defined in the optical system are set as reference light rays.

【0026】このようにして定義される基準軸は、折れ
曲がっている形状となることが一般的である。
The reference axis defined in this manner generally has a bent shape.

【0027】オフアキシャル光学系の定義 上記のように定義した基準軸が曲面と交わる点におい
て、面法線が基準軸と一致しない曲面をオフアキシャル
曲面と定義し、オフアキシャル曲面を含む光学系をオフ
アキシャル光学系と定義する。(但し、平面反射面によ
って基準軸が単純に折れ曲がっている場合も面法線が基
準軸と一致しないが、その平面反射面は収差の対称性を
損なわないので、オフアキシャル光学系の対象から除外
する。)以下に、図面を参照して本発明の投射型表示装
置の実施形態を説明する。
Definition of Off-Axial Optical System At the point where the reference axis defined as described above intersects the curved surface, a curved surface whose surface normal does not coincide with the reference axis is defined as an off-axial curved surface, and an optical system including an off-axial curved surface is defined. It is defined as an off-axial optical system. (However, even when the reference axis is simply bent by the plane reflecting surface, the surface normal does not coincide with the reference axis. However, since the plane reflecting surface does not impair the symmetry of aberration, it is excluded from the target of the off-axial optical system. Hereinafter, an embodiment of the projection type display device of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0028】図1は、本発明の投射型表示装置の実施形
態1の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a projection display apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0029】図において、1は光源、2は光源1からの
光を均一な強度の平行光に変換するコンデンサーレン
ズ、3は平行光の強度分布を空間的に変調する液晶等を
用いた画像表示パネルである。14は画像表示パネル3
上の画像をスクリーン5へ投射する投射光学系であり、
投射光学系14は複数の光学面が一体に形成されたオフ
アキシャル光学ブロック4からなっている。オフアキシ
ャル光学ブロック4は入射屈折面R2、反射面R3及び
R4、出射屈折面R5から構成されている。画像表示パ
ネル14を基準軸方向に移動させてピント調整を行って
いる。
In the figure, 1 is a light source, 2 is a condenser lens for converting light from the light source 1 into parallel light of uniform intensity, and 3 is an image display using a liquid crystal or the like which spatially modulates the intensity distribution of the parallel light. It is a panel. 14 is an image display panel 3
A projection optical system for projecting the above image onto the screen 5,
The projection optical system 14 includes an off-axial optical block 4 in which a plurality of optical surfaces are integrally formed. The off-axial optical block 4 includes an incident refracting surface R2, reflecting surfaces R3 and R4, and an outgoing refracting surface R5. The image display panel 14 is moved in the reference axis direction to perform focus adjustment.

【0030】図2は本発明の投射型表示装置の各光学面
の構成データを定義する座標系の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a coordinate system that defines the configuration data of each optical surface of the projection display device of the present invention.

【0031】本発明の実施例では画像表示パネル3の素
子面からスクリーン5に進む1つの光線(図2中の一点
鎖線で示すもので基準軸光線Laと呼ぶ)に沿ってi番
目の面を第i面とする。
In the embodiment of the present invention, the i-th surface is set along one light ray (shown by a dashed line in FIG. 2 and referred to as a reference axis light ray La) traveling from the element surface of the image display panel 3 to the screen 5. The i-th surface.

【0032】図2において第1面R1は画像表示パネル
3の素子面、第2面R2は屈折面、第3面R3、第4面
R4はオフアキシャル反射面、第5面R5は屈折面であ
る。
In FIG. 2, the first surface R1 is an element surface of the image display panel 3, the second surface R2 is a refracting surface, the third surface R3 and the fourth surface R4 are off-axial reflecting surfaces, and the fifth surface R5 is a refracting surface. is there.

【0033】本発明に係る投射光学系14はオフアキシ
ャル光学系を利用しているため光学系を構成する各面は
共通の光軸を持っていない。そこで、本発明の実施例に
おいては先ず物体面3の中心を原点とする絶対座標系を
設定する。そして、本発明の実施例においては、物体面
の中心点を原点とすると共に、原点と像面の中心とを通
る光線(基準軸光線)の経路を光学系の基準軸と定義し
ている。さらに、本実施例中の基準軸は方向(向き)を
持っている。その方向は基準軸光線Laが結像に際して
進行する方向である。基準軸は、光学系の外から見た場
合には光軸と同様な取り扱いが出来る。
Since the projection optical system 14 according to the present invention utilizes an off-axial optical system, the surfaces constituting the optical system do not have a common optical axis. Therefore, in the embodiment of the present invention, first, an absolute coordinate system having the center of the object plane 3 as the origin is set. In the embodiment of the present invention, the center point of the object plane is set as the origin, and the path of a light ray (reference axis light ray) passing through the origin and the center of the image plane is defined as the reference axis of the optical system. Further, the reference axis in this embodiment has a direction (direction). This direction is the direction in which the reference axis ray La travels during image formation. The reference axis can be handled in the same manner as the optical axis when viewed from outside the optical system.

【0034】本発明の実施例においては、光学系の基準
となる基準軸を上記の様に設定したが、光学系の基準と
なる軸の決め方は光学設計上、収差の取り纏め上、若し
くは光学系を構成する各面の形状を表現する上で都合の
良い軸を採用すれば良い。
In the embodiment of the present invention, the reference axis serving as the reference of the optical system is set as described above. However, the method of determining the reference axis of the optical system depends on optical design, integration of aberrations, or optical system. The axis which is convenient in expressing the shape of each surface constituting the above may be adopted.

【0035】しかし、一般的には像面又は観察面の中心
と、絞り又は入射瞳又は射出瞳又は光学系の第1 面の中
心若しくは最終面の中心のいずれかを通る光線の経路を
光学系の基準となる基準軸に設定する。
However, in general, the path of the light beam passing through the center of the image plane or the observation plane and either the stop, the entrance pupil or the exit pupil, or the center of the first surface or the center of the last surface of the optical system is defined by the optical system. Set to the reference axis that is the reference for

【0036】つまり、本発明の実施例においては、基準
軸は画像表示パネル3の中心点を通り、像面の中心へ至
る光線(基準軸光線)が反射面によって反射する経路を
基準軸に設定している。各面の順番は基準軸光線が反射
を受ける順番に設定している。
That is, in the embodiment of the present invention, the reference axis passes through the center point of the image display panel 3 and the path on which the light reaching the center of the image plane (reference axis light) is reflected by the reflecting surface is set as the reference axis. are doing. The order of each surface is set in the order in which the reference axis rays are reflected.

【0037】従って基準軸は設定された各面の順番に沿
って反射の法則に従ってその方向を変化させつつ、最終
的に像面の中心に到達する。
Accordingly, the reference axis finally reaches the center of the image plane while changing its direction along the set order of each surface according to the law of reflection.

【0038】本発明の各実施例の光学系を構成するチル
ト面は基本的にすべてが同一面内でチルトしている。そ
こで、絶対座標系の各軸を以下のように定める。
The tilt surfaces constituting the optical system of each embodiment of the present invention are basically all tilted in the same plane. Therefore, each axis of the absolute coordinate system is determined as follows.

【0039】Z軸:原点を通り第2 面R1に向かう基準軸 Y軸:原点を通りチルト面内(図2の紙面内)でZ 軸に
対して反時計回りに90゜をなす直線 X軸:原点を通りZ 、Y 各軸に垂直な直線(図2の紙面
に垂直な直線) 又、光学系を構成する第i面の面形状を表すには、絶対
座標系にてその面の形状を表記するより、基準軸と第i
面が交差する点を原点とするローカル座標系を設定し
て、ローカル座標系でその面の面形状を表した方が形状
を認識する上で理解し易い為、本発明の構成データを表
示する実施例では第i面の面形状をローカル座標系で表
わす。
Z axis: Reference axis toward the second surface R1 passing through the origin Y axis: Straight line passing through the origin and forming 90 ° counterclockwise with respect to the Z axis in the tilt plane (in the paper of FIG. 2) : A straight line passing through the origin and perpendicular to each of the Z and Y axes (a straight line perpendicular to the paper of FIG. 2). , The reference axis and the i-th
The configuration data of the present invention is displayed because it is easier to understand the shape of the surface by setting the local coordinate system having the origin at the point where the surface intersects and expressing the surface shape of the surface in the local coordinate system. In the embodiment, the surface shape of the i-th surface is represented by a local coordinate system.

【0040】また、第i面のYZ面内でのチルト角は絶対
座標系のZ 軸に対して反時計回り方向を正とした角度θ
i (単位°)で表す。よって、本発明の実施例では各面
のローカル座標の原点は図2中のYZ平面上にある。
The tilt angle of the i-th surface in the YZ plane is an angle θ with the counterclockwise direction being positive with respect to the Z axis of the absolute coordinate system.
i (unit: °). Therefore, in the embodiment of the present invention, the origin of the local coordinates of each surface is on the YZ plane in FIG.

【0041】またXZおよびXY面内での面の偏心はない。
さらに、第i面のローカル座標(x,y,z) のy,z 軸は絶対
座標系(X,Y,Z) に対してYZ面内で角度θi 傾いており、
具体的には以下のように設定する。
There is no eccentricity of the plane in the XZ and XY planes.
Further, the y, z axes of the local coordinates (x, y, z) of the i-th plane are inclined at an angle θi in the YZ plane with respect to the absolute coordinate system (X, Y, Z).
Specifically, it is set as follows.

【0042】z軸:ローカル座標の原点を通り、絶対座
標系のZ 方向に対しYZ面内において反時計方向に角度θ
i をなす直線 y軸:ローカル座標の原点を通り、z 方向に対しYZ面内
において反時計方向に90゜をなす直線 x軸:ローカル座標の原点を通り、YZ面に対し垂直な直
線 また、Diは第i面と第(i+1) 面のローカル座標の原点間
の間隔を表すスカラー量、Ndi 、νdiは第i面と第(i+
1) 面間の媒質の屈折率とアッベ数である。
Z-axis: an angle θ that passes through the origin of the local coordinate system and is counterclockwise in the YZ plane with respect to the Z direction of the absolute coordinate system.
The straight line that makes i The y-axis: A straight line that passes through the origin of local coordinates and makes 90 ° counterclockwise in the YZ plane with respect to the z direction x-axis: The straight line that passes through the origin of local coordinates and is perpendicular to the YZ plane Di is a scalar representing the distance between the origins of the local coordinates of the i-th surface and the (i + 1) -th surface, and Ndi and νdi are the i-th surface and the (i +
1) The refractive index and Abbe number of the medium between surfaces.

【0043】また、本発明の実施例では光学系の断面図
及び数値データを示す。
In the embodiments of the present invention, a sectional view of the optical system and numerical data are shown.

【0044】本発明の実施例における投射光学系14は
回転非対称の非球面を有し、その形状は以下の式により
示す。
The projection optical system 14 in the embodiment of the present invention has a rotationally asymmetric aspheric surface, and the shape is represented by the following equation.

【0045】A=(a+b) ・ (y2 ・ cos2t+x2) B=2a・b・cos t・[1+{(b-a)・y・sin t/2a・b}+〔1+{(b-a)・y
・sin t/(a・b)}-{y2/(a・b)}-{4a・b・cos2t+(a+b)2sin2t}
x2/(4a2b2cos2t)〕1/2] として z=A/B+C02y2+C20x2+C03y3+C21x2y+C04y4+C22x2y2+C40x
4+C05y5+C23x2y3+C41x4y+C06y6+C24x2y4+C42x4y2+C60x6 なお、本発明における回転非対称な各面の形状は上記曲
面式でa=b=∞、t=0 の平面ベース非球面であり、x に関
する偶数次の項のみを使用して奇数次の項を0とするこ
とにより、yz面を対称面とする面対称な形状としてい
る。更に以下の条件が満たされる場合はxz面に対して対
称な形状を表す。
A = (a + b) · (y 2 · cos 2 t + x 2 ) B = 2a · b · cos t · [1 + {(ba) · y · sin t / 2a · b} + [ 1 + {(ba) ・ y
・ Sin t / (a ・ b)}-{y 2 / (a ・ b)}-{4a ・ b ・ cos 2 t + (a + b) 2 sin 2 t}
x 2 / (4a 2 b 2 cos 2 t)] 1/2 ] as z = A / B + C 02 y 2 + C 20 x 2 + C 03 y 3 + C 21 x 2 y + C 04 y 4 + C 22 x 2 y 2 + C 40 x
4 + C 05 y 5 + C 23 x 2 y 3 + C 41 x 4 y + C 06 y 6 + C 24 x 2 y 4 + C 42 x 4 y 2 + C 60 x 6 The shape of each surface is a plane-based aspheric surface with a = b = ∞ and t = 0 in the above-mentioned curved surface equation, and by using only the even-order terms for x and setting the odd-order terms to 0, yz The plane has a plane-symmetrical shape with a plane of symmetry. Further, when the following condition is satisfied, the shape is symmetric with respect to the xz plane.

【0046】C03 =C21 =t =0 さらに C02 =C20 C04=C40 =C22/2 が満たされる場合は回転対称な形状を表す。以上の条件
を満たさない場合は回転非対称な形状である。
[0046] If the C 03 = C 21 = t = 0 Furthermore C 02 = C 20 C 04 = C 40 = C 22/2 is satisfied represents a rotation-symmetrical shape. If the above conditions are not satisfied, the shape is rotationally asymmetric.

【0047】次に、実際の設計例における数値データを
以下に示す。 i Yi Zi θi Di Ndi νdi 1 0.0 0.0 0.0 4.0 1 物体面 2 0.0 4.0 0.0 6.0 1.51633 64.1 屈折面 3 0.0 10.0 30.0 10.0 1.51633 64.1 反射面 4 -8.66 5.0 10.0 5.0 1.51633 64.1 反射面 5 -11.87 8.83 -40.0 200.0 1 屈折面 6 -111.87 182.03 40.0 0.0 1 像面 非球面形状 R2面 C02=-0.0212718806585 C03=-0.045813982295 C04=-0.00551370664075 C20=0.0877153319851 C21=-0.0270000037123 C22=-0.00612489531266 C40=-0.0028415057482 R3面 C02=-0.0207964845575 C03=-0.00154795082493 C04=0.428577165554e-5 C20=-0.0224664347515 C21=-0.00127131383154 C22=-0.847357732427e-4 C40=-0.000103764314762 R4面 C02=-0.00726889318095 C03=-0.00019247906704 C04=0.426020737816e-4 C20= -0.0189251975194 C21=0.00117691040772 C22=0.000205619140097 C40=-0.352657125611e-4 R5面 C02=-0.0480342804996 C03=0.00209591712295 C04=0.000201242812139 C20=-0.046551482663 C21=0.00634371846347 C22=-0.000729682057684 C40=-0.000286612648352 次に本実施例における結像作用を説明する。
Next, numerical data in an actual design example will be shown below. i Yi Zi θi Di N di ν di 1 0.0 0.0 0.0 4.0 1 Object surface 2 0.0 4.0 0.0 6.0 1.51633 64.1 Refraction surface 3 0.0 10.0 30.0 10.0 1.51633 64.1 Reflection surface 4 -8.66 5.0 10.0 5.0 1.51633 64.1 Reflection surface 5 -11.87 8.83- 40.0 200.0 1 Refraction surface 6 -111.87 182.03 40.0 0.0 1 Image surface Aspherical surface R2 surface C 02 = -0.0212718806585 C 03 = -0.045813982295 C 04 = -0.00551370664075 C 20 = 0.0877153319851 C 21 = -0.0270000037123 C 22 = -0.00612489531266 C 40 = -0.0028415057482 R3 side C 02 = -0.0207964845575 C 03 = -0.00154795082493 C 04 = 0.428577165554e-5 C 20 = -0.0224664347515 C 21 = -0.00127131383154 C 22 = -0.847357732427e-4 C 40 = -0.000103764314762 R4 side C 02 = -0.00726889318095 C 03 = -0.00019247906704 C 04 = 0.426020737816e-4 C 20 = -0.0189251975194 C 21 = 0.00117691040772 C 22 = 0.000205619140097 C 40 = -0.352657125611e-4 R5 surface C 02 = -0.0480342804996 C 03 = 0.00209591712295 C 04 = 0.000201242812139 C 20 = -0.046551482663 C 21 = 0.00634371846347 C 22 = -0.000729682057684 C 40 = -0.000286612648352 then imaging operation in the present embodiment It will be described.

【0048】画像表示パネル3からの光束は、オフアキ
シャル光学ブロック4の入射面R2に入射し、反射面R
3、反射面R4の順で反射された後、射出面R5から射
出してスクリーン5上に結像する。本実施例において
は、射出面R5から射出する光束の基準軸とスクリーン
5は直交しない。このように光軸とスクリーンが直交し
ない場合、従来のように光学系を光軸に対して回転対称
な光学面で構成した場合、歪み、及び、焦点ボケの生じ
ない理想的な結像が得られるのは、図2の平面6に示す
ような光軸Laに対して垂直な面(以降「画像評価面」
と呼ぶ)においてであり、スクリーン5においては台形
歪み、及び、焦点ボケの問題が生じてしまう。
The light beam from the image display panel 3 is incident on the incident surface R2 of the off-axial optical block 4, and is incident on the reflecting surface R2.
3. After being reflected in the order of the reflection surface R4, the light is emitted from the emission surface R5 to form an image on the screen 5. In the present embodiment, the screen 5 is not orthogonal to the reference axis of the light beam emitted from the emission surface R5. When the optical axis is not orthogonal to the screen as described above, and when the optical system is constituted by an optical surface rotationally symmetric with respect to the optical axis as in the related art, an ideal image without distortion and defocusing can be obtained. A plane perpendicular to the optical axis La as shown by a plane 6 in FIG.
In the screen 5, trapezoidal distortion and defocusing will occur.

【0049】図3(A)は、従来の光学系における像高
Hと投影倍率βとの関係を示す図である。スクリーン上
での投影倍率は像高Hが正の所では中心の投影倍率β0
より小さくなり、像高Hが負の場所ではその逆となって
しまう。その結果、画像表示パネル3に正方形の画像を
入力した場合、スクリーン5に形成される画像は図3
(B)の実線に示されるように台形状に歪んだ形とな
る。なお、図中破線で示したのは歪みのないときの画像
である。この台形歪みを補正するために本実施形態は、
図3(C)に示すような歪曲収差Dを持った光学設計を
行っている。
FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the image height H and the projection magnification β in a conventional optical system. The projection magnification on the screen is a central projection magnification β 0 when the image height H is positive.
When the image height H is negative, the opposite occurs. As a result, when a square image is input to the image display panel 3, the image formed on the screen 5 is as shown in FIG.
As shown by the solid line in (B), the shape becomes a trapezoidally distorted shape. It is to be noted that a broken line in the figure is an image without distortion. In order to correct this trapezoidal distortion, the present embodiment uses:
An optical design having a distortion D as shown in FIG.

【0050】図4、図5は本実施例において、物高(x
、y )=(1、−1)、(1、0)、(1、1)、
(0、−1)、(0、0)、(0、1)からの光線のス
ポットダイアグラムであり、図4は画像評価面6におけ
るスポットダイアグラム、図5はスクリーン5における
スポットダイアグラムである。つまり図4、図5におけ
る破線は画像表示パネル3に正方形を表示した場合の投
影画像である。図4に示されているように、画像評価面
6において歪曲収差が発生するような設計を行うことに
より、スクリーン5において歪みのない投影画像を得る
ことができる。
FIGS. 4 and 5 show the object height (x) in this embodiment.
, Y) = (1, −1), (1, 0), (1, 1),
FIG. 4 is a spot diagram of light rays from (0, −1), (0, 0), and (0, 1), FIG. 4 is a spot diagram on the image evaluation surface 6, and FIG. That is, the broken lines in FIGS. 4 and 5 are projected images when a square is displayed on the image display panel 3. As shown in FIG. 4, by performing a design such that distortion occurs on the image evaluation surface 6, a projection image without distortion can be obtained on the screen 5.

【0051】図6に画像評価面6での収差図、及び、図
7にスクリーン5上での収差図を示す。図6は、それぞ
れ物高(x 、y )=(1、−1)、(1、0)、(1、
1)、(0、−1)、(0、0)、(0、1)に対応し
た画像評価面6上での横収差である。また、図7は、そ
れぞれ物高(x 、y )=(1、−1)、(1、0)、
(1、1)、(0、−1)、(0、0)、(0、1)に
対応したスクリーン5上での横収差である。なお、図
6、図7共に右が横収差のx断面、左が横収差のy断面
である。
FIG. 6 shows an aberration diagram on the image evaluation surface 6, and FIG. 7 shows an aberration diagram on the screen 5. FIG. 6 shows that the object heights (x, y) = (1, −1), (1, 0), (1,
1), (0, −1), (0, 0), and (0, 1) are lateral aberrations on the image evaluation surface 6. FIG. 7 shows that the object heights (x, y) = (1, −1), (1, 0),
These are lateral aberrations on the screen 5 corresponding to (1, 1), (0, -1), (0, 0), and (0, 1). 6 and 7, the right is the x section of the lateral aberration and the left is the y section of the lateral aberration.

【0052】図に示されているように、画像評価面6上
において像面の傾きの収差を持たせることにより、スク
リーン5上で焦点ボケのない良好な投影画像を得ること
が出来る。
As shown in the figure, by providing the image plane with the aberration of the inclination of the image plane on the image evaluation plane 6, a good projected image without defocus on the screen 5 can be obtained.

【0053】本実施例においては、第2面R2、第3面
R3、第4面R4、第5面R5はいずれも面法線と基準
軸が一致しないオフアキシャル光学面であると共に、夫
々yz平面のみを広義の対称面とする形状である。なお、
本明細書中において、「広義の対称面」という言葉を、
「光学面を記述する関数が実数値として定義される全て
の領域内部において無限回微分可能である場合において
その領域全域を対象にして定義される対称面である」、
と定義する。
In the present embodiment, the second surface R2, the third surface R3, the fourth surface R4, and the fifth surface R5 are all off-axial optical surfaces whose surface normals do not coincide with the reference axes, and are each yz. This is a shape in which only a plane is a plane of symmetry in a broad sense. In addition,
In this specification, the term "broadly defined plane of symmetry"
"If the function describing the optical surface is infinitely differentiable inside all regions defined as real values, it is a symmetric surface defined for the entire region."
Is defined.

【0054】例として、放物面の頂点以外の一部を切り
出した光学面においては、その切り出した形状のみにつ
いて対称面が見出せなくとも、その形状を定義する関数
は回転対称軸を持っているため、このような光学面はそ
の回転対称軸を含む無数の平面を広義の対称面として有
する、と考える訳である。
As an example, in an optical surface obtained by cutting out a part other than the vertex of the paraboloid, even if a symmetric surface cannot be found only for the cut out shape, the function defining the shape has a rotationally symmetric axis. Therefore, such an optical surface is considered to have countless planes including its rotational symmetry axis as a broadly defined symmetry plane.

【0055】また、本実施例においては光の入出射を含
む基準軸は全てyz平面内に載っている。台形歪みの収
差、及び、像面傾きの収差はいずれもy軸に対して非対
称な収差である。そのため、このようにオフアキシャル
光学面を用い面の形状がyz平面のみを広義の対称面とな
るようにし、y軸に対して非対称とすることにより、容
易に所望の非対称な収差を画像評価面6上において得る
ことが可能となる。
Further, in this embodiment, all the reference axes including the incidence and emission of light are on the yz plane. The trapezoidal distortion and the image plane tilt are both asymmetrical with respect to the y-axis. Therefore, the off-axial optical surface is used to make the surface shape only the yz plane a broadly symmetric surface, and the surface is asymmetric with respect to the y-axis. 6 can be obtained.

【0056】また、第3面R3、第4面R4を反射面と
し、光軸を折り曲げることによりコンパクトな投射光学
系を実現している。
Further, a compact projection optical system is realized by using the third surface R3 and the fourth surface R4 as reflection surfaces and bending the optical axis.

【0057】また、本実施例においては面R2,R3,
R4,R5はモールドで一体成形されている。このよう
にオフアキシャル光学面をモールドで成形することによ
り量産性を向上することができる。また、複数の光学面
を一体で構成することにより、光学面間の位置の調整が
不要となるため、光学系の組み立てが容易となる。また
一体とすることにより環境変化や経時変化によって光学
特性が劣化しにくい、性能の安定した装置を実現でき
る。
In this embodiment, the surfaces R2, R3,
R4 and R5 are integrally formed by a mold. By molding the off-axial optical surface with a mold in this way, mass productivity can be improved. In addition, since the plurality of optical surfaces are integrally formed, adjustment of the position between the optical surfaces is not required, and thus the assembly of the optical system is facilitated. In addition, by integrating them, a device with stable performance in which optical characteristics are hardly deteriorated due to environmental change or temporal change can be realized.

【0058】図8は本発明の投射型表示装置の実施形態
2の要部概略図である。本実施形態は反射型の画像情報
を投射光学系でスクリーン面上に投影する場合である。
FIG. 8 is a schematic view of a main part of a projection type display apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the reflection type image information is projected on a screen surface by a projection optical system.

【0059】図8において、7は光源、8は照明光学
系、9はフレネルミラー、10はフレネルミラー9上に
置かれた半透明シート(画像情報)、11は投射光学
系、12はスクリーンである。照明光学系8は、二つの
オフアキシャル光学ブロック15、16を対向配置して
構成している。オフアキシャル光学ブロック15はモー
ルドによりオフアキシャル反射面R7,R9が一体に成
形されている。また、オフアキシャル光学ブロック16
はモールドによりオフアキシャル反射面R8,R10が
一体に成形されている。
In FIG. 8, 7 is a light source, 8 is an illumination optical system, 9 is a Fresnel mirror, 10 is a translucent sheet (image information) placed on the Fresnel mirror 9, 11 is a projection optical system, and 12 is a screen. is there. The illumination optical system 8 is configured by arranging two off-axial optical blocks 15 and 16 facing each other. In the off-axial optical block 15, off-axial reflecting surfaces R7 and R9 are integrally formed by molding. The off-axial optical block 16
The off-axial reflecting surfaces R8 and R10 are integrally formed by molding.

【0060】投射光学系8はオフアキシャル光学ブロッ
ク17から構成されており、オフアキシャル光学ブロッ
ク17は入射屈折面R11,射出屈折面R16及びオフ
アキシャル反射面R12,R13,R14,R15から
なっていると共に、モールドによりこれらの光学面R1
1,R12,R13,R14,R15,R16が一体に
成形されている。なお、破線13は本実施例における基
準軸を示している。
The projection optical system 8 comprises an off-axial optical block 17, and the off-axial optical block 17 comprises an incident refracting surface R11, an exit refracting surface R16 and off-axial reflecting surfaces R12, R13, R14, R15. At the same time, these optical surfaces R1
1, R12, R13, R14, R15, and R16 are integrally formed. The broken line 13 indicates the reference axis in the present embodiment.

【0061】光源7から射出した光線はオフアキシャル
反射面R7,R8,R9,R10の順に反射し半透明シ
ート10を照射する。半透明シート10を透過すること
により空間的に強度変調を受けた光線は、フレネルミラ
ー9で反射された後、屈折面R11に入射し、オフアキ
シャル反射面R12,R13,R14,R15の順に反
射し、屈折面R16から射出しスクリーン12へ到達す
る。それにより半透明シート10の像がスクリーン12
上に投影される。
Light rays emitted from the light source 7 are reflected in the order of the off-axial reflecting surfaces R7, R8, R9, R10 and irradiate the translucent sheet 10. The light beam spatially modulated by passing through the translucent sheet 10 is reflected by the Fresnel mirror 9 and then enters the refraction surface R11, where it is reflected in the order of off-axial reflection surfaces R12, R13, R14 and R15. Then, the light exits from the refraction surface R16 and reaches the screen 12. As a result, the image of the translucent sheet 10 is
Projected above.

【0062】半透明シート10を照明する光線の光軸
は、設計上の理由により必ずしも半透明シート10に対
して垂直ではない場合もある。本実施例においても、照
明光学系8と投射光学系11の干渉を避けるため、半透
明シート10を照明する光線の光軸は半透明シート10
にたいして垂直ではなく、傾きを持たせたレイアウトと
なっている。また、本実施例における光軸すなわち図8
で破線で示されている基準軸13は、半透明シート10
及びスクリーン12のいずれとも垂直ではない。
The optical axis of the light beam illuminating the translucent sheet 10 may not always be perpendicular to the translucent sheet 10 for design reasons. Also in this embodiment, in order to avoid interference between the illumination optical system 8 and the projection optical system 11, the optical axis of the light beam illuminating the translucent sheet 10 is
The layout is not vertical but tilted. Further, the optical axis in this embodiment, that is, FIG.
The reference axis 13 indicated by a broken line is
And neither of the screens 12 is vertical.

【0063】このような配置においては従来、投影画像
に台形歪みや周辺ボケが生じたが、本実施例においては
投射光学系11にオフアキシャル曲面を用いることによ
り歪み、ボケのない投影画像を得ることができる。その
ため、照射光学系8の光軸と半透明シート10は垂直で
ある必要がなく、様々なレイアウトを取ることが可能と
なる。
In such an arrangement, trapezoidal distortion and peripheral blurring have conventionally occurred in the projected image. In this embodiment, however, an off-axial curved surface is used for the projection optical system 11 to obtain a projected image without distortion and blurring. be able to. Therefore, the optical axis of the irradiation optical system 8 does not need to be perpendicular to the translucent sheet 10, and various layouts can be obtained.

【0064】なお、本実施例において、光線はオフアキ
シャル反射面R7,R8,R9,R10にて表面反射、
すなわち光線が空気側から反射面に入射し空気側へ射出
する。このように光学系を中空構造とすることにより光
路中での光の散乱や吸収及び吸収による光学系の昇温を
防ぐことができるため、透過率が高いと共に温度上昇に
よる光学性能の経時変化の少ない光学系を得ることがで
きる。
In this embodiment, light rays are reflected off the off-axial reflecting surfaces R7, R8, R9 and R10.
That is, light rays enter the reflecting surface from the air side and exit to the air side. Since the optical system has a hollow structure as described above, it is possible to prevent the temperature of the optical system from being increased due to scattering and absorption of light in the optical path, so that the transmittance is high and the temporal change of the optical performance due to the temperature rise. A small number of optical systems can be obtained.

【0065】また、本実施例において、光線はオフアキ
シャル反射面R12,R13,R14,R15にて内面
反射、すなわち光線が媒質側から反射面に入射し媒質側
へ射出、する。このような構造とすることによりオフア
キシャル光学ブロックを屈折面R11,R16を含めて
一体化することができ、コンパクトな光学系とすること
ができると共に組み立て時の調整工程を容易なものとで
きる。
Further, in this embodiment, the light ray is internally reflected by the off-axial reflecting surfaces R12, R13, R14, R15, that is, the light beam is incident on the reflecting surface from the medium side and is emitted toward the medium side. With such a structure, the off-axial optical block including the refraction surfaces R11 and R16 can be integrated, a compact optical system can be obtained, and the adjustment process at the time of assembly can be simplified.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明によれば前述の如く、オフアキシ
ャル光学系を利用することにより、画像表示パネル上の
画像を斜方向に配置したスクリーン面上に投影画像に歪
みやボケのない、高い光学性能を有しつつ投影すること
ができる光学系全体の小型化を図った投射型表示装置を
達成することができる。
According to the present invention, as described above, by utilizing the off-axial optical system, the projected image on the screen surface on which the image on the image display panel is arranged in an oblique direction is free from distortion and blur. It is possible to achieve a projection display device in which the entire optical system capable of performing projection while having optical performance is reduced in size.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の投射型表示装置の構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a projection display device of the present invention.

【図2】 本発明の投射型表示装置の構成データを定義
する座標系の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a coordinate system that defines configuration data of the projection display device of the present invention.

【図3】 本発明の投射型表示装置における歪曲収差補
正を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating distortion correction in the projection display device of the present invention.

【図4】 本発明の投射型表示装置におけるスポットダ
イアグラム図である。
FIG. 4 is a spot diagram in the projection display device of the present invention.

【図5】 本発明の投射型表示装置におけるスポットダ
イアグラム図である。
FIG. 5 is a spot diagram in the projection display device of the present invention.

【図6】 本発明の投射型表示装置における横収差図で
ある。
FIG. 6 is a lateral aberration diagram in the projection display device of the present invention.

【図7】 本発明の投射型表示装置における横収差図で
ある。
FIG. 7 is a lateral aberration diagram in the projection display device of the present invention.

【図8】 本発明の実施形態2の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図9】 従来の投射型表示装置の構成を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a conventional projection display device.

【図10】 従来例において生じる台形歪みを説明する
図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating trapezoidal distortion generated in a conventional example.

【図11】 従来例における収差図である。FIG. 11 is an aberration diagram in a conventional example.

【図12】 従来例において生じる台形歪みを説明する
図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating trapezoidal distortion generated in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・光源 2・・・コンデンサーレンズ 3・・・画像表示パネル 4・・・オフアキシャル光学ブロック 5・・・スクリーン 7・・・光源 8・・・照明光学系 9・・・フレネルミラー 10・・・半透明シート 11・・・投射光学系 12・・・スクリーン 13・・・基準軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Condenser lens 3 ... Image display panel 4 ... Off-axial optical block 5 ... Screen 7 ... Light source 8 ... Illumination optical system 9 ... Fresnel mirror 10 ... Translucent sheet 11 ... Projection optical system 12 ... Screen 13 ... Reference axis

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】画像表示パネル上の画像を投射光学系によ
ってスクリーン上に投影する投射型表示装置であって、
該画像表示パネルの中心と投影画像中心とを結ぶ中心線
は、該画像表示パネル面あるいはスクリーン面の少なく
とも一方と垂直でなく、該投射光学系は広義の対称面を
0ないし1つ有する非球面形状であるオフアキシャル面
を構成要素として含み全体として、実像を結像できる屈
折力を持つオフアキシャル光学ブロックを少なくとも1
つ有することを特徴とする投射型表示装置。
1. A projection display device for projecting an image on an image display panel onto a screen by a projection optical system,
A center line connecting the center of the image display panel and the center of the projected image is not perpendicular to at least one of the image display panel surface and the screen surface, and the projection optical system has an aspheric surface having 0 to 1 broadly defined symmetry plane. As a whole, at least one off-axial optical block having a refractive power capable of forming a real image including an off-axial surface having a shape as a constituent element is provided.
A projection display device comprising:
【請求項2】前記オフアキシャル光学ブロックは少なく
とも1つのオフアキシャル反射面を構成要素として含む
ことを特徴とする請求項1記載の投射型表示装置。
2. The projection display device according to claim 1, wherein said off-axial optical block includes at least one off-axial reflecting surface as a constituent element.
【請求項3】画像表示パネル上の画像を投射光学系によ
ってスクリーン上に投影する投射型表示装置であって、
該画像表示パネルの中心と投影画像中心とを結ぶ中心線
は、該画像表示パネル面あるいはスクリーン面の少なく
とも一方と垂直でなく、該投射光学系はオフアキシャル
反射面を構成要素として含み全体としては実像を結像で
きる屈折力を持つオフアキシャル光学ブロックを少なく
とも1つ含むことを特徴とする投射型表示装置。
3. A projection display device for projecting an image on an image display panel onto a screen by a projection optical system,
A center line connecting the center of the image display panel and the center of the projected image is not perpendicular to at least one of the image display panel surface or the screen surface, and the projection optical system includes an off-axial reflection surface as a component and as a whole A projection type display device comprising at least one off-axial optical block having a refractive power capable of forming a real image.
【請求項4】光源からの光束を照明光学系で集光し、該
光束で画像表示パネルを照明し、該画像表示パネル上の
画像を投射光学系でスクリーン面上に投射する投射型表
示装置において、該光源の中心と画像表示パネルの中心
を結ぶ中心線は、画像表示パネル面と垂直でなく、該照
明光学系はオフアキシャル反射面を構成要素として含む
屈折力を持つオフアキシャル光学ブロックを少なくとも
1つ含むことを特徴とする投射型表示装置。
4. A projection display device for converging a light beam from a light source by an illumination optical system, illuminating an image display panel with the light beam, and projecting an image on the image display panel onto a screen surface by a projection optical system. The center line connecting the center of the light source and the center of the image display panel is not perpendicular to the image display panel surface, and the illumination optical system includes an off-axial optical block having a refractive power including an off-axial reflection surface as a component. A projection display device comprising at least one.
【請求項5】前記画像表示パネルは、入射光束の強度を
空間的に変調して反射する反射型画像表示パネルである
ことを特徴とする請求項1,2,3又は4の投射型表示
装置。
5. The projection type display device according to claim 1, wherein said image display panel is a reflection type image display panel which spatially modulates the intensity of an incident light beam and reflects it. .
【請求項6】前記オフアキシャル反射面は空気側より入
射した光線を空気側へと反射する構成となっていること
を特徴とする請求項2,3,4又は5の投射型表示装
置。
6. The projection type display device according to claim 2, wherein said off-axial reflecting surface is configured to reflect light rays incident from the air side to the air side.
【請求項7】前記オフアキシャル反射面は媒質側より入
射した光線を媒質側へ反射する構成となっていることを
特徴とする請求項2,3,4又は5の投射型表示装置。
7. The projection type display device according to claim 2, wherein said off-axial reflecting surface is configured to reflect a light beam incident from a medium side to the medium side.
【請求項8】前記オフアキシャル光学ブロックはモール
ド成形により作成されていることを特徴とする請求項1
〜7のいずれか1項の投射型表示装置。
8. The optical system according to claim 1, wherein said off-axial optical block is formed by molding.
8. The projection display device according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】前記オフアキシャル光学ブロックを構成す
る複数の光学面の少なくとも2つの光学面がモールド成
形により一体で作成されていることを特徴とする請求項
8の投射型表示装置。
9. The projection display device according to claim 8, wherein at least two of the plurality of optical surfaces constituting said off-axial optical block are integrally formed by molding.
【請求項10】前記オフアキシャル光学ブロックは、透
明体の表面に光束が屈折して入射する入射面と、該入射
光束を順次反射する曲率を有する複数の反射面と、該複
数の反射面にて反射された光束を屈折して射出する射出
面を一体に形成した光学素子より成っていることを特徴
とする請求項1〜9のいずれか1項の投射型表示装置。
10. An off-axial optical block, comprising: an incident surface on which a light beam is refracted and incident on a surface of a transparent body; a plurality of reflecting surfaces having a curvature for sequentially reflecting the incident light beam; The projection display device according to any one of claims 1 to 9, further comprising an optical element integrally formed with an exit surface for refracting and emitting the reflected light beam.
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