JP2000321527A - Optical projector - Google Patents

Optical projector

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JP2000321527A
JP2000321527A JP11128470A JP12847099A JP2000321527A JP 2000321527 A JP2000321527 A JP 2000321527A JP 11128470 A JP11128470 A JP 11128470A JP 12847099 A JP12847099 A JP 12847099A JP 2000321527 A JP2000321527 A JP 2000321527A
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JP
Japan
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light
optical system
projection
optical
afocal
Prior art date
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Application number
JP11128470A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Furuhata
寛明 振旗
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Nippon Steel Texeng Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Koki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nisshin Koki Co Ltd filed Critical Nisshin Koki Co Ltd
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  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a projection image above the installation surface of the optical projector and to reduce the manufacture cost without widening an effective image circle. SOLUTION: The light emitted by a light source and a lighting optical system passes through an optical modulation layer 9 and enters a projection optical system 30. The projection optical system 30 comprises a projection convergence system 31, a prism 34, an aperture stop 32, and an afocal optical system 33. The projection convergence system 31 is converges the luminous flux made incident from the optical modulation light 9 and this luminous flux passes through the prism 34 and is refracted upward to the travel direction of light to pass through the aperture stop 32, thereby prescribing the external edge of a projection image. The luminous flux having passed through the aperture stop 32 is enlarged by the afocal optical system 33 at a rate corresponding to its angular power and projected on a screen 20.

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】本発明は光学プロジェクタに
係り、特に、光学プロジェクタの投影光学系の構造に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical projector, and more particularly, to a structure of a projection optical system of an optical projector.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、従来の光学プロジェクタ(映写
表示装置、投影表示装置、投射型表示装置)、例えば、
オーバーヘッドプロジェクタ(OHP)、スライド映写
機、液晶プロジェクタなどにおいては、透明フィルム、
スライド、液晶パネルなどにより構成される光変調層
(光変調手段)に光を照射し、その透過光によって構成
される光束を投影光学系によって前方に投影し、例えば
スクリーン上に投影画像を形成するようになっている。
2. Description of the Related Art Generally, a conventional optical projector (projection display device, projection display device, projection display device), for example,
In overhead projectors (OHP), slide projectors, liquid crystal projectors, etc., transparent films,
A light modulating layer (light modulating means) constituted by a slide, a liquid crystal panel, or the like is irradiated with light, and a light beam constituted by the transmitted light is projected forward by a projection optical system, for example, a projected image is formed on a screen. It has become.

【0003】このような光学プロジェクタにおいては、
たとえば、メタルハライドランプなどの光源から発せら
れた光を照明光学系によって集光し、上記光変調層(光
束を所定のパターンで変調させることによって所望の画
像を得るための光学作用を備えた層)する。すなわち、
図9に示すように、光源7の光は照明光学系8によって
集光されて、光変調層9に照射される。そして、光変調
層9を透過した光は、投影光学系10によってスクリー
ン20上に拡大投影される。図11には、投影光学系1
0の構成例を示す。光変調層9を通過した光はマスター
レンズと呼ばれる、複数の光学レンズ群からなる投影集
光系11によって集光される。集光された光は、開口絞
り12を経て複数の光学レンズからなるアフォーカル光
学系13に入射される。アフォーカル光学系13は、そ
の角倍率に応じて画像を拡大投影する。
[0003] In such an optical projector,
For example, light emitted from a light source such as a metal halide lamp is condensed by an illumination optical system, and the light modulation layer (a layer having an optical function for obtaining a desired image by modulating a light beam in a predetermined pattern) I do. That is,
As shown in FIG. 9, the light from the light source 7 is condensed by the illumination optical system 8 and is irradiated on the light modulation layer 9. Then, the light transmitted through the light modulation layer 9 is enlarged and projected on the screen 20 by the projection optical system 10. FIG. 11 shows a projection optical system 1.
0 shows a configuration example. The light that has passed through the light modulation layer 9 is condensed by a projection light condensing system 11 that is called a master lens and includes a plurality of optical lens groups. The collected light is incident on an afocal optical system 13 including a plurality of optical lenses via an aperture stop 12. The afocal optical system 13 enlarges and projects an image according to the angular magnification.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光学プロジェクタを例えば水平な設置面を有する机
上に設置した状態とし、前方に配置されたスクリーン上
に画像を投影しようとする場合、図9に示すように、光
変調層9から投影光学系10を経てスクリーン20に至
る光軸A1は、通常、光学プロジェクタの設置姿勢と平
行な水平方向に設定されるため、スクリーン上に形成さ
れた投影画像P1の一部は机よりも下に投影されるの
で、視認しにくくなってしまう。したがって、会議など
において光学プロジェクタを机上に置いて用いる場合に
は、プロジェクタ本体をスクリーンに向けて斜め上方に
傾けた姿勢にて設置しなければならないという問題点が
ある。
However, when the above-mentioned conventional optical projector is installed on a desk having a horizontal installation surface and an image is to be projected on a screen arranged in front, FIG. As shown, the optical axis A1 from the light modulation layer 9 to the screen 20 via the projection optical system 10 is normally set in a horizontal direction parallel to the installation posture of the optical projector, so that a projected image formed on the screen is formed. Since part of P1 is projected below the desk, it is difficult to visually recognize it. Therefore, when an optical projector is placed on a desk for use in a conference or the like, there is a problem that the projector must be installed in a posture inclined obliquely upward toward the screen.

【0005】一方、上記の問題を解決する手段の一つと
して、図10に示すように、光源7から光変調層9に至
る光軸A1を投影光学系10の光軸A2に対して下方に
ずらして構成することによって、投影光学系10からス
クリーン20上に上方に偏った投影画像P2を形成する
方法がある。このようにすると、投影画像P2はスクリ
ーン20上において上記の投影画像P1よりも上方に形
成されるので、画像が視認しやすくなる。しかしなが
ら、この場合には、光変調層9を透過する光束の光軸A
1が下方にずれているため、光学系を通過する画像領域
I2が図9に示す画像領域I1に較べて下方にずれるこ
とから、有効像円S2が有効像円S1よりも広くなるの
で、光学系における収差補正を要する範囲が拡大する。
すなわち、図8に示すように、光変調層9から出射され
てスクリーン20上の画像P2を形成するように投影さ
れる光束は開口絞り12によって規定されるが、光変調
層9を光軸からずらすことによって、投影光束が投影集
光系11及びアフォーカル光学系13を通過する範囲は
限定され、図示斜線で示すように当該光束が通過しない
領域11a,13aが大きくなる。その結果、収差補正
のために光学系を構成するレンズの枚数が増加したり、
大面積の非球面レンズを用いたりする必要が生じ、製造
コストが増加してしまうという問題点がある。
On the other hand, as one means for solving the above problem, as shown in FIG. 10, the optical axis A1 from the light source 7 to the light modulation layer 9 is positioned below the optical axis A2 of the projection optical system 10. There is a method of forming a projection image P2 that is deviated upward from the projection optical system 10 onto the screen 20 by shifting the projection optical system 10. By doing so, the projected image P2 is formed above the projected image P1 on the screen 20, so that the image is easily visible. However, in this case, the optical axis A of the light beam transmitted through the light modulation layer 9 is
1 is shifted downward, the image area I2 passing through the optical system is shifted downward compared to the image area I1 shown in FIG. 9, so that the effective image circle S2 is wider than the effective image circle S1, and The range in which aberration correction in the system is required is expanded.
That is, as shown in FIG. 8, a light beam emitted from the light modulation layer 9 and projected so as to form an image P2 on the screen 20 is defined by the aperture stop 12, but the light modulation layer 9 is moved from the optical axis. By shifting, the range in which the projection light beam passes through the projection light condensing system 11 and the afocal optical system 13 is limited, and the areas 11a and 13a where the light beam does not pass, as shown by oblique lines in the figure, become large. As a result, the number of lenses constituting the optical system for aberration correction increases,
It is necessary to use a large-area aspherical lens or the like, and there is a problem that manufacturing costs increase.

【0006】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、投影画像を光学プロジェクタの設
置面よりも上方位置に形成することができるとともに、
有効像円を広げることがなく、製造コストを低減するこ
とができる構造を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a projection image which can be formed at a position higher than an installation surface of an optical projector.
An object of the present invention is to provide a structure capable of reducing a manufacturing cost without expanding an effective image circle.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の光学プロジェクタは、光源と、投影画像を得
るために前記光源から入射した光を変調する光変調手段
と、該光変調手段により変調された投影光束を出射する
投影光学系とを備えた光学プロジェクタにおいて、前記
投影光学系には、前記光束を集光する投影集光系と、該
投影集光系によって形成された光束を偏向させる光偏向
手段と、該光偏向手段によって偏向された光束を出射す
るアフォーカル光学系とが設けられていることを特徴と
する。
In order to solve the above problems, an optical projector according to the present invention comprises a light source, a light modulating means for modulating light incident from the light source to obtain a projected image, and the light modulating means. A projection optical system that emits a projection light beam modulated by a projection optical system, wherein the projection optical system includes: a projection light collection system that collects the light beam; and a light beam formed by the projection light collection system. A light deflecting means for deflecting light and an afocal optical system for emitting a light beam deflected by the light deflecting means are provided.

【0008】この発明によれば、投影光学系を通過した
光束は光偏向手段によって偏向されてアフォーカル光学
系に導かれるため、光変調手段を光軸からずらすことな
くアフォーカル光学系から出射される投影光束を斜め方
向に向けることができるから、光学プロジェクタの光学
系を大きく変えることなく、また、光学系に投影光束の
通過しない無駄な領域を設けることなく、光偏向手段の
偏向方向に応じて、光変調手段を通過する光軸の延長線
が投影面(スクリーン)と交差する位置に対して、投影
画像の中心位置がずれるように画像を形成することがで
きるため、状況に応じて画像位置を任意に設定すること
が可能になる。また、光偏向手段によって光軸を曲げる
ことにより、光変調手段を光軸からずらすことなく構成
できるため、有効像円を小さくすることができるので、
収差補正を要する光学面の面積を低減することができる
など、光学系の収差補正が容易になり、また、口径の小
さな光学素子を用いて大きな画像を投影することがで
き、或いはレンズ枚数を低減できるなど、光学系の構成
を簡素にすることができるから、製造コストを低減する
ことができる。
According to the present invention, the light beam passing through the projection optical system is deflected by the light deflecting means and guided to the afocal optical system, so that the light beam is emitted from the afocal optical system without shifting the light modulating means from the optical axis. Can be directed obliquely without changing the optical system of the optical projector significantly, and without providing an unnecessary area in the optical system where the projection light does not pass, according to the deflection direction of the light deflecting means. Therefore, the image can be formed such that the center position of the projected image is shifted with respect to the position where the extension of the optical axis passing through the light modulating means intersects with the projection plane (screen). The position can be set arbitrarily. Also, by bending the optical axis by the light deflecting means, the light modulating means can be configured without being shifted from the optical axis, so that the effective image circle can be reduced.
It is easy to correct aberrations in the optical system, such as by reducing the area of the optical surface that requires aberration correction, and it is also possible to project a large image using a small-diameter optical element, or reduce the number of lenses For example, since the configuration of the optical system can be simplified, the manufacturing cost can be reduced.

【0009】本発明において、前記投影集光系と前記ア
フォーカル光学系との間の光束がほぼ平行光束になるよ
うに構成されていることが好ましい。投影集光系とアフ
ォーカル光学系との間の光束がほぼ平行光束になるよう
に構成しているので、光偏向手段を通過する光束はほぼ
平行光束であるため、光偏向手段の配置による収差補正
を考慮する必要がほとんどなくなるから、光学系を複雑
化することがないという利点もある。
In the present invention, it is preferable that the light beam between the projection light focusing system and the afocal optical system is configured to be substantially parallel light beam. Since the light beam between the projection light condensing system and the afocal optical system is configured to be almost parallel light beam, the light beam passing through the light deflecting means is almost parallel light beam, so the aberration due to the arrangement of the light deflecting means Since there is almost no need to consider correction, there is also an advantage that the optical system is not complicated.

【0010】なお、上記発明においては、光偏向手段の
出射側の光路を、光偏向手段の光源側の光路に較べて光
学プロジェクタの設置面に対し大きく傾斜させる場合
と、これとは逆に、光偏向手段の光源側の光路を、光偏
向手段の出射側の光路よりも光学プロジェクタの設置面
に対し大きく傾斜させる場合とがある。前者の場合には
投影光束の射出方向が設置面に対して傾斜するため、ス
クリーンなどの投影面を設置面に対して傾斜させないと
キーストーン歪みや垂直リニアリティ歪みなどが発生し
やすくなるが、投影光束の射出方向の傾斜によって投影
画像を容易に設置面から離れた位置(例えば上方位置)
に形成することができる。後者の場合には、投影光束の
射出方向と設置面とを平行に、或いは、射出方向と設置
面との角度を小さく設定できるので、キーストーン歪み
や垂直リニアリティ歪みなどの発生を抑制することがで
きる。また、光変調手段の光源側の光路が大きく傾斜し
ていることによって設置面から光学プロジェクタの光出
射部分までの間隔が大きくなるため、投影画像を設置面
からはなれた位置(例えば上方位置)に形成することが
できる。
In the above invention, the light path on the output side of the light deflecting means is greatly inclined with respect to the installation surface of the optical projector as compared with the light path on the light source side of the light deflecting means. In some cases, the optical path on the light source side of the light deflecting unit is inclined more greatly with respect to the installation surface of the optical projector than the optical path on the exit side of the light deflecting unit. In the former case, the projection direction of the projected light beam is inclined with respect to the installation surface, so keystone distortion and vertical linearity distortion are likely to occur unless the projection surface such as a screen is inclined with respect to the installation surface. A position where the projected image is easily separated from the installation surface by the inclination of the light emitting direction (for example, an upper position)
Can be formed. In the latter case, since the emission direction of the projection light beam and the installation surface can be set parallel or the angle between the emission direction and the installation surface can be set small, it is possible to suppress the occurrence of keystone distortion and vertical linearity distortion. it can. Also, since the light path on the light source side of the light modulating means is greatly inclined, the distance from the installation surface to the light emitting portion of the optical projector becomes large, so that the projected image is located at a position (for example, an upper position) separated from the installation surface. Can be formed.

【0011】この発明において、前記投影集光系から前
記光偏向手段を経て前記アフォーカル光学系に入射する
までの光軸と、前記アフォーカル光学系の光軸とが相互
にずれていることが好ましい。
In the present invention, the optical axis from the projection optical system to the afocal optical system through the light deflecting means and the optical axis of the afocal optical system may be shifted from each other. preferable.

【0012】この発明によれば、投影集光系から光偏向
手段を経てアフォーカル光学系に入射するまでの光軸が
アフォーカル光学系の光軸に対してずれていることによ
って、そのずれ方向に応じて、アフォーカル光学系の光
軸の延長線が投影面に交差する位置に対し、投影画像の
中心位置をずらして形成することができるため、状況に
応じて画像位置を設定することが可能になる。
According to the present invention, the optical axis from the projection optical system to the afocal optical system via the light deflecting means is shifted with respect to the optical axis of the afocal optical system. Can be formed by shifting the center position of the projected image with respect to the position where the extension of the optical axis of the afocal optical system intersects the projection plane, so that the image position can be set according to the situation. Will be possible.

【0013】ここで、前記投影集光系から前記光偏向手
段を経て前記アフォーカル光学系に入射するまでの光軸
が前記アフォーカル光学系の光軸に対して上方若しくは
下方にずれているとともに、前記光偏向手段は光束を上
方若しくは下方に偏向させるように構成されていること
が好ましい。
Here, the optical axis from the projection optical system to the afocal optical system via the light deflecting means is shifted upward or downward with respect to the optical axis of the afocal optical system. Preferably, the light deflecting means is configured to deflect the light flux upward or downward.

【0014】上記各発明において、前記光偏向手段はプ
リズムであることが望ましい。
In each of the above inventions, the light deflecting means is preferably a prism.

【0015】上記各発明において、前記投影集光系と前
記アフォーカル光学系との間に配置された開口絞りを有
することが好ましい。開口絞りの存在によって画像を形
成する光束を確実に規定することができる。
[0015] In each of the above inventions, it is preferable that an aperture stop is provided between the projection light condensing system and the afocal optical system. The presence of the aperture stop makes it possible to reliably define the luminous flux forming the image.

【0016】本発明においては、投影集光系とアフォー
カル光学系の間においてプリズムなどの光偏向手段によ
って光軸を曲げることによって、従来のように光変調手
段の光軸に対する位置をずらした場合と同様に、投影画
像の位置を光軸に対してずれた位置に形成することがで
きる。そして、本発明では、従来のように光学系の光軸
に対する投影光束の偏りを生じさせる必要はない。した
がって、投影光束を光軸に沿って投射した状態で投影画
像の位置を光軸からずらすことができるので、従来と同
様の画像面積であっても、明るさを減ずることなく有効
像円を縮小することができる。ここで、光偏向手段によ
って屈曲される光軸の屈曲角度は、投影画像のずれ量に
応じて設定することができる。
In the present invention, when the optical axis is bent by a light deflecting means such as a prism between the projection optical system and the afocal optical system, the position of the light modulating means with respect to the optical axis is shifted as in the prior art. Similarly to the above, the position of the projection image can be formed at a position shifted from the optical axis. In the present invention, there is no need to cause the projection light beam to be deviated with respect to the optical axis of the optical system unlike the related art. Therefore, since the position of the projected image can be shifted from the optical axis while projecting the projection light beam along the optical axis, the effective image circle can be reduced without reducing the brightness even if the image area is the same as the conventional one. can do. Here, the bending angle of the optical axis bent by the light deflecting unit can be set according to the amount of deviation of the projected image.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る光学プロジェ
クタの実施形態について詳細に説明する。図1は本実施
形態の光学プロジェクタにおける投影光学系の構成を示
す模式図である。ここで、図示実線は本実施形態の構成
を示し、図示破線で図8乃至図10に示す従来例と同様
の構成を示してある。光変調層9は従来例と同様に透光
フィルム、スライド、液晶パネルなどからなり、投影集
光系31、開口絞り32、アフォーカル光学系33及び
スクリーン20は、上記図9〜図11に示す投影集光系
11、開口絞り12、アフォーカル光学系13及びスク
リーン20とほぼ同様のものである。ただし、図中の光
束や光学系の構成位置などは模式的に描いてあるので、
距離や比率は実際と異なる。
Next, an embodiment of an optical projector according to the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projection optical system in the optical projector according to the present embodiment. Here, the solid line in the drawing shows the configuration of the present embodiment, and the broken line in the drawing shows the same configuration as the conventional example shown in FIGS. The light modulating layer 9 is made of a light-transmitting film, a slide, a liquid crystal panel, etc. as in the conventional example. It is substantially the same as the projection light condensing system 11, the aperture stop 12, the afocal optical system 13, and the screen 20. However, the luminous flux and the configuration position of the optical system in the figure are schematically drawn,
Distances and ratios are different from actual ones.

【0018】図示しない光源及び照明光学系により照射
された光は光変調層9を通過し、投影光学系30に入射
する。投影光学系30は、投影集光系31、プリズム3
4、開口絞り32、アフォーカル光学系33とから構成
される。投影集光系31は、図11に示す従来構造と同
様のものであり、光変調層9から入射する光束を集光し
て合焦可能な投影画像を形成するためのものである。こ
の光束はさらにプリズム34を通過して光の進行方向へ
向けて上方に屈折し、開口絞り32を通過して投影画像
の明るさが規定される。開口絞り32を通過した光束
は、アフォーカル光学系33においてその角倍率に応じ
た割合で拡大されてスクリーン20上に投射される。こ
こで、アフォーカル光学系33もまた図11に示すもの
とほぼ同様の構成を有し、アフォーカル光学系33内の
レンズ間の間隔又は投影集光系31とアフォーカル光学
系33との間の距離は可変に構成され、アフォーカル光
学系33内のレンズの間隔に応じて投影画像の焦点位置
を変化させることができるようになっている。
Light emitted by a light source and an illumination optical system (not shown) passes through the light modulation layer 9 and enters the projection optical system 30. The projection optical system 30 includes a projection light collecting system 31, a prism 3
4, an aperture stop 32, and an afocal optical system 33. The projection light condensing system 31 has the same structure as the conventional structure shown in FIG. 11 and is for condensing a light beam incident from the light modulation layer 9 to form a focusable projected image. The light flux further passes through the prism 34 and is refracted upward in the light traveling direction, passes through the aperture stop 32, and defines the brightness of the projected image. The light beam that has passed through the aperture stop 32 is magnified by the afocal optical system 33 at a rate corresponding to the angular magnification and projected onto the screen 20. Here, the afocal optical system 33 also has substantially the same configuration as that shown in FIG. 11, and the distance between the lenses in the afocal optical system 33 or the distance between the projection light condensing system 31 and the afocal optical system 33. Is variable, and the focal position of the projected image can be changed according to the distance between the lenses in the afocal optical system 33.

【0019】プリズム34としては、光軸を屈曲させる
ことができる種々のものを用いることができる。例え
ば、本実施形態では、色収差その他を改善するために、
「F2」等の第1光学材34aと、「BSC7」等の第
2光学材34bとを貼り合わせて形成している。
As the prism 34, various prisms capable of bending the optical axis can be used. For example, in the present embodiment, in order to improve chromatic aberration and the like,
The first optical member 34a such as "F2" and the second optical member 34b such as "BSC7" are bonded to each other.

【0020】この実施形態において、光変調層9から投
影集光系31及びプリズム34を経て開口絞り32に至
る光軸A3は、投影集光系31とアフォーカル光学系3
3との間にプリズム34が配置されていることによって
湾曲している。ここで、開口絞り32及びアフォーカル
光学系33に対して光変調層9及び投影集光系31を図
示のようにやや斜めに配列することによって、図示破線
で示すように光変調層9を光軸(投影集光系、開口絞
り、アフォーカル光学系からなる光学系の光軸)に対し
て下方にずらした場合と光学的にほぼ等価な構成とする
ことができる。このため、プリズム34からの光束の中
心光線はアフォーカル光学系33の光軸の上側に入射
し、その結果、このアフォーカル光学系33では投影光
束の中心光線もまたアフォーカル光学系33の光軸の上
方から出射する。したがって、スクリーン20上には、
光軸A3の延長線が交差する点の上側に中心点を有する
投影画像P3が形成される。
In this embodiment, the optical axis A3 extending from the light modulation layer 9 to the aperture stop 32 via the projection optical system 31 and the prism 34 is defined by the projection optical system 31 and the afocal optical system 3.
3 is curved due to the arrangement of the prism 34 therebetween. Here, by arranging the light modulating layer 9 and the projection condensing system 31 slightly obliquely with respect to the aperture stop 32 and the afocal optical system 33 as shown in the figure, the light modulating layer 9 is A configuration optically substantially equivalent to a case where the optical axis is shifted downward with respect to the axis (the optical axis of the optical system including the projection optical system, the aperture stop, and the afocal optical system) can be obtained. For this reason, the central ray of the light beam from the prism 34 is incident on the upper side of the optical axis of the afocal optical system 33. As a result, in this afocal optical system 33, the central light ray of the projection light beam is also reflected by the afocal optical system 33. Emitted from above the axis. Therefore, on the screen 20,
A projection image P3 having a center point above the point where the extension lines of the optical axis A3 intersect is formed.

【0021】また、本実施形態において、光変調層9、
投影集光系31、プリズム34及び開口絞り32までの
光軸A3をアフォーカル光学系33の光軸A4に対して
ずらしても構わない。図2はこのようにした場合の光学
系の構成を示すものである。この場合、光軸A3は光軸
A4に対してやや下方にずれている。
In the present embodiment, the light modulation layer 9
The optical axis A3 to the projection optical system 31, the prism 34 and the aperture stop 32 may be shifted with respect to the optical axis A4 of the afocal optical system 33. FIG. 2 shows the configuration of the optical system in such a case. In this case, the optical axis A3 is slightly shifted downward with respect to the optical axis A4.

【0022】本実施形態では、図1及び図2に示すよう
に有効像面S3は光軸A3を中心に形成される画像領域
I3によって小さく構成できる。すなわち、図7に示す
ように、光変調層9を光学系の光軸A3に対して下方に
ずらさなくても、図8に示す投影画像P2と同様にやや
上方に投影画像P3を形成することができるため、光変
調層9からスクリーン20上に投影される投影画像を形
成するための光束を光学系に対して偏った状態で通過さ
せる必要がなくなるので、光学補正が容易になり、或い
は、光学系の構成が簡単になるから、製造コストを低減
できる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the effective image plane S3 can be made small by an image area I3 formed around the optical axis A3. That is, as shown in FIG. 7, even if the light modulation layer 9 is not shifted downward with respect to the optical axis A3 of the optical system, the projection image P3 is formed slightly above the projection image P2 shown in FIG. Therefore, it is not necessary to allow a light beam for forming a projection image projected on the screen 20 from the light modulation layer 9 to pass through the optical system in a state deviated from the optical system. Since the configuration of the optical system is simplified, manufacturing costs can be reduced.

【0023】さらに、本実施形態では、投影集光系とア
フォーカル光学系との間の光束(投影光束となるもの)
がほぼ平行光束になるように光学系を設定している。こ
のため、光偏向手段であるプリズム34を通過する光束
は基本的にほぼ平行光束とみなすことができる。したが
って、プリズム34における収差補正を考慮する必要が
ないので、プリズム34を設けたことによって光学系を
いたずらに複雑化することもない。このような光学系の
設定は、各光学要素の光学定数や位置などを適宜に構成
することによって容易に行うことができる。
Further, in the present embodiment, the light flux between the projection light condensing system and the afocal optical system (what becomes the projection light flux)
The optical system is set so that is substantially parallel light flux. Therefore, the light beam that passes through the prism 34 serving as the light deflecting unit can be basically regarded as a substantially parallel light beam. Therefore, there is no need to consider aberration correction in the prism 34, and the provision of the prism 34 does not unnecessarily complicate the optical system. Such setting of the optical system can be easily performed by appropriately configuring the optical constants and positions of the respective optical elements.

【0024】図3は、本実施形態を用いて構成した光学
プロジェクタ100の概略構造を示すものである。ここ
で、光学プロジェクタ100は机などからなる基台19
の設置面19a上に載置されている。光源7から出射し
た光は照明集光系8によって集光されて光変調層9を透
過し、上述の投影光学系30によって前方へと投射さ
れ、スクリーン20上にて投影画像P3を形成する。こ
のとき、投射光束の中心光線は斜め上方に向かうことと
なり、その結果、スクリーン20上の投影画像P3は、
光学プロジェクタ100が設置されている位置、すなわ
ち、設置面19aよりも上方に形成される。
FIG. 3 shows a schematic structure of an optical projector 100 constructed using this embodiment. Here, the optical projector 100 is a base 19 made of a desk or the like.
Is placed on the installation surface 19a. The light emitted from the light source 7 is condensed by the illumination light condensing system 8, passes through the light modulation layer 9, is projected forward by the above-described projection optical system 30, and forms a projection image P <b> 3 on the screen 20. At this time, the central ray of the projection light beam is directed obliquely upward, and as a result, the projected image P3 on the screen 20 is
The optical projector 100 is formed at a position where the optical projector 100 is installed, that is, above the installation surface 19a.

【0025】この構成例では、光源7から投影光学系3
1までの光軸は前方に向けてやや下方に傾斜し、プリズ
ム34から開口絞り32を経てアフォーカル光学系33
までの光軸は水平(設置面19aと平行)に構成されて
いる。しかしながら、光学プロジェクタ100では、光
軸A3のうち、光源7から投影集光系31までの部分を
設置面19aに対してほぼ平行(水平)に構成し、プリ
ズム34によって光軸A3が斜め上方に曲げられるよう
に構成してもよい。さらにまた、図3に示すものは光軸
A3とアフォーカル光学系33の光軸とが一致している
が、図4に示すように、光軸A3をアフォーカル光学系
33の光軸A4に対してやや下方にずらしてもよい。た
だし、この場合、アフォーカル光学系33の光軸A4は
斜め上方に曲げられた光軸A3の部分と平行に設定され
る。
In this configuration example, the light source 7 and the projection optical system 3
The optical axis up to 1 is tilted slightly downward toward the front, and from the prism 34 through the aperture stop 32 to the afocal optical system 33.
The optical axis is configured to be horizontal (parallel to the installation surface 19a). However, in the optical projector 100, the portion of the optical axis A3 from the light source 7 to the projection light condensing system 31 is configured to be substantially parallel (horizontal) to the installation surface 19a, and the optical axis A3 is inclined obliquely upward by the prism 34. You may comprise so that it may bend. Further, in the optical axis shown in FIG. 3, the optical axis A3 coincides with the optical axis of the afocal optical system 33, but as shown in FIG. On the other hand, it may be shifted slightly downward. However, in this case, the optical axis A4 of the afocal optical system 33 is set parallel to the part of the optical axis A3 bent obliquely upward.

【0026】上記の図2及び図4に示す態様では、光軸
A3と光軸A4とを相互に平行に構成しているが、光軸
A3と光軸A4とを相互にわずかに傾斜(チルト)させ
ることによって、スクリーン上に形成される投影画像の
歪み(キーストーン歪みや垂直リニアリティ歪みなど)
を低減することが可能である。
In the embodiment shown in FIGS. 2 and 4, the optical axis A3 and the optical axis A4 are configured to be parallel to each other, but the optical axis A3 and the optical axis A4 are slightly inclined (tilted) from each other. ), Distortion of the projected image formed on the screen (keystone distortion, vertical linearity distortion, etc.)
Can be reduced.

【0027】本実施形態では、プリズム34などの光偏
向手段による光束の屈折角度によって、投影画像P3を
従来の投影画像P1に較べて上方位置に形成することが
できる。すなわち、光軸A4の延長線がスクリーン20
に交差する点は、従来の光軸A2の延長線がスクリーン
20に交差する点よりも上方に配置され、さらに、投影
画像P3の中心位置は、光軸A4の延長線がスクリーン
20に交差する点よりも上方に配置される。
In this embodiment, the projection image P3 can be formed at a position higher than the conventional projection image P1 by the refraction angle of the light beam by the light deflecting means such as the prism 34. That is, the extension of the optical axis A4 is
Is located above the point where the extension of the conventional optical axis A2 intersects the screen 20, and the center position of the projected image P3 is that the extension of the optical axis A4 intersects the screen 20. It is located above the point.

【0028】次に、上記実施形態の変形例について図5
及び図6を参照して説明する。この変形例において、光
変調層9、プリズム44、開口絞り32及びアフォーカ
ル光学系33の配列は上記実施形態と同様である。この
変形例では、プリズム44による光偏向方向が上記実施
形態とは異なり、光変調層9からプリズム44を経て開
口絞り32に至る光軸A3がプリズム44により光の進
行方向に向けて下方に屈曲している。また、図6に示す
場合には、投影集光系31からプリズム44を経てアフ
ォーカル光学系33に入射するまでの光軸A3は、アフ
ォーカル光学系33の光軸A4に対して上方にずれてい
る。
Next, a modification of the above embodiment will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In this modification, the arrangement of the light modulation layer 9, the prism 44, the aperture stop 32, and the afocal optical system 33 is the same as in the above embodiment. In this modification, the direction of light deflection by the prism 44 is different from that of the above embodiment, and the optical axis A3 from the light modulation layer 9 to the aperture stop 32 through the prism 44 is bent downward by the prism 44 in the light traveling direction. are doing. In the case shown in FIG. 6, the optical axis A3 from the projection optical system 31 to the afocal optical system 33 via the prism 44 is shifted upward with respect to the optical axis A4 of the afocal optical system 33. ing.

【0029】プロジェクタ200内においては、光源7
から照射光学系8までの照明光学系と、光変調層9と、
投射集光系31からプリズム44までの部分とが、光の
進行方向に向けて斜め上方に順次配置され、これらの各
光学要素を通過する光束もまた斜め上方に進行する。そ
して、プリズム44からアフォーカル光学系33までは
ほぼ水平に光束が進行し、プロジェクタ200の前方へ
射出される。図5及び図6に示すように基台19の設置
面19a上にプロジェクタ200を設置すると、主とし
てプリズム44よりも光源7側の光路が傾斜しているこ
とによって、光源7の位置に対してプリズム44及びア
フォーカル光学系33の位置は高い位置に配置される。
In the projector 200, the light source 7
An illumination optical system from to an irradiation optical system 8, a light modulation layer 9,
The portions from the projection light condensing system 31 to the prism 44 are sequentially arranged obliquely upward in the light traveling direction, and the light beam passing through each of these optical elements also travels obliquely upward. The light flux travels substantially horizontally from the prism 44 to the afocal optical system 33 and is emitted forward of the projector 200. When the projector 200 is installed on the installation surface 19 a of the base 19 as shown in FIGS. 5 and 6, the prism is moved relative to the position of the light source 7 mainly because the optical path on the light source 7 side is inclined with respect to the prism 44. The positions of 44 and the afocal optical system 33 are arranged at higher positions.

【0030】この変形例においては、光軸A3が全体と
して前方に向けて上方に傾斜していることによって、投
影画像P4は設置面19aよりも上方に形成される。図
6に示す場合には、光軸A4は光軸A3に対してやや下
方にずれているため、投影画像P4はやや下方に形成さ
れるが、それでも、光軸A3及び光軸A4は基本的に斜
め上方に向いているため、スクリーン20上の投影画像
P4の中心点は、設置面19aよりも上方に配置され、
投影画像P4を良好に視認できるように構成されてい
る。
In this modification, the projection image P4 is formed above the installation surface 19a because the optical axis A3 is inclined upward and forward as a whole. In the case shown in FIG. 6, since the optical axis A4 is slightly shifted downward with respect to the optical axis A3, the projection image P4 is formed slightly below, but the optical axis A3 and the optical axis A4 are still basically different. , The center point of the projected image P4 on the screen 20 is located above the installation surface 19a,
It is configured such that the projection image P4 can be viewed well.

【0031】上記の図6に示す態様では、光軸A3と光
軸A4とを相互に平行に構成しているが、光軸A3と光
軸A4とを相互にわずかに傾斜(チルト)させることに
よって、スクリーン上に形成される投影画像の歪みを低
減し、上記のキーストーン歪みや垂直リニアリティ歪み
などの発生を抑制することができる。
In the embodiment shown in FIG. 6, the optical axis A3 and the optical axis A4 are configured to be parallel to each other, but the optical axis A3 and the optical axis A4 are slightly tilted relative to each other. Thereby, the distortion of the projected image formed on the screen can be reduced, and the occurrence of the keystone distortion and the vertical linearity distortion can be suppressed.

【0032】尚、本発明の光学プロジェクタは、上述の
図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。例えば、上記実施形態においては、アフォー
カル光学系として、透過前後の画像が反転しないタイプ
の光学系を用いているが、同じアフォーカル光学系で
も、透過前後の画像が反転するタイプの光学系を用いて
もよい。ただし、この場合には、アフォーカル光学系に
入射する光束の光軸がアフォーカル光学系の光軸に対し
てずれている方向と、アフォーカル光学系から出射する
投影光束の中心がアフォーカル光学系の光軸に対してず
れる方向とが、相互に逆方向になる。したがって、上記
実施形態のようにアフォーカル光学系の光軸に対して上
方にずれた投影光束を得ることにより投影画像を上方に
形成するには、アフォーカル光学系に入射する光束の光
軸をアフォーカル光学系の光軸に対して下方にずらす必
要がある。
It should be noted that the optical projector of the present invention is not limited to the above-described illustrated example, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, as the afocal optical system, an optical system in which images before and after transmission are not inverted is used. However, even in the same afocal optical system, an optical system in which images before and after transmission are inverted is used. May be used. However, in this case, the direction in which the optical axis of the light beam incident on the afocal optical system is deviated from the optical axis of the afocal optical system, and the center of the projection light beam emitted from the afocal optical system are the afocal optical system. The directions deviating from the optical axis of the system are opposite to each other. Therefore, in order to form a projection image upward by obtaining a projection light beam shifted upward with respect to the optical axis of the afocal optical system as in the above-described embodiment, the optical axis of the light beam incident on the afocal optical system must be changed. It is necessary to shift the optical axis of the afocal optical system downward.

【0033】また、上記実施形態において開口絞りの位
置は投影集光系の光射出位置からアフォーカル光学系の
光入射位置までの間であれば任意に設置することができ
る。さらに、上記実施形態の光源7や照明光学系8は模
式的な図示のみがなされているが、様々な光路を構成し
たり種々の光学素子を用いて適宜の構成をとることが可
能である。
In the above embodiment, the position of the aperture stop can be arbitrarily set as long as it is between the light exit position of the projection light condensing system and the light entrance position of the afocal optical system. Furthermore, although the light source 7 and the illumination optical system 8 of the above embodiment are only schematically shown, various optical paths can be formed and appropriate configurations can be made using various optical elements.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
投影光学系を通過した光束は光偏向手段によって偏向さ
れてアフォーカル光学系に導かれるため、光変調手段を
光軸からずらすことなくアフォーカル光学系から出射さ
れる投影光束を斜め方向に向けることができるから、光
学プロジェクタの光学系を大きく変えることなく、ま
た、光学系に投影光束の通過しない無駄な領域を設ける
ことなく、光偏向手段の偏向方向に応じて、光変調手段
を通過する光軸の延長線が投影面(スクリーン)と交差
する位置に対して、投影画像の中心位置がずれるように
画像を形成することができるため、状況に応じて画像位
置を任意に設定することが可能になる。
As described above, according to the present invention,
Since the light beam that has passed through the projection optical system is deflected by the light deflecting device and guided to the afocal optical system, the projection light beam emitted from the afocal optical system is directed obliquely without shifting the light modulating device from the optical axis. Therefore, the light passing through the light modulating means can be changed according to the deflection direction of the light deflecting means without largely changing the optical system of the optical projector and providing the optical system with a useless area through which the projection light beam does not pass. Since the image can be formed so that the center position of the projected image is shifted from the position where the extension line of the axis intersects the projection plane (screen), the image position can be set arbitrarily according to the situation become.

【0035】また、光偏向手段によって光軸を曲げるこ
とにより、光変調手段を光軸からずらすことなく構成で
きるため、有効像円を小さくすることができるので、収
差補正を要する光学面の面積を低減することができるな
ど、光学系の収差補正が容易になり、また、口径の小さ
な光学素子を用いて大きな画像を投影することができ、
或いはレンズ枚数を低減できるなど、光学系の構成を簡
素にすることができるから、製造コストを低減すること
ができる。
Further, by bending the optical axis by the light deflecting means, the light modulating means can be configured without being shifted from the optical axis, so that the effective image circle can be reduced, and the area of the optical surface requiring aberration correction is reduced. As a result, aberration correction of the optical system becomes easy, and a large image can be projected using a small-diameter optical element.
Alternatively, since the configuration of the optical system can be simplified, for example, the number of lenses can be reduced, the manufacturing cost can be reduced.

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

【図1】本発明に係る光学プロジェクタの実施形態にお
ける投影光学系の構成を示す模式的な概略構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projection optical system in an embodiment of an optical projector according to the invention.

【図2】上記実施形態において光変調層、投影集光系、
プリズム、開口絞りの光軸A3をアフォーカル光学系A
4に対してずらした場合の構成を示す模式的な概略構成
図である。
FIG. 2 shows a light modulation layer, a projection light condensing system,
The optical axis A3 of the prism and the aperture stop is set to the afocal optical system A.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration in a case of being shifted with respect to FIG.

【図3】図1に示す上記実施形態を基台上に配置した様
子を示す模式的な概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which the embodiment shown in FIG. 1 is arranged on a base.

【図4】図2に示す上記実施形態を基台上に配置した様
子を示す模式的な概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which the embodiment shown in FIG. 2 is arranged on a base.

【図5】上記実施形態の変形例を示す模式的な概略構成
図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a modification of the embodiment.

【図6】上記変形例において光変調層、投影集光系、プ
リズム、開口絞りの光軸A3をアフォーカル光学系A4
に対してずらした場合の構成を示す模式的な概略構成図
である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an optical axis A3 of a light modulating layer, a projection light condensing system, a prism, and an aperture stop in the above-described modified example;
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a configuration in a case where the configuration is shifted with respect to FIG.

【図7】本実施形態の光学系及び光路を示す説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an optical system and an optical path according to the present embodiment.

【図8】従来の光学系及び光路を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a conventional optical system and an optical path.

【図9】従来の光学プロジェクタの光学系及びその有効
像円を示す概略説明図である。
FIG. 9 is a schematic explanatory view showing an optical system of a conventional optical projector and an effective image circle thereof.

【図10】従来の異なる光学プロジェクタの光学系及び
その有効像円を示す概略説明図である。
FIG. 10 is a schematic explanatory view showing an optical system of a different conventional optical projector and an effective image circle thereof.

【図11】従来の光学プロジェクタにおける投影光学系
の構成例を示す概略光学系構成図である。
FIG. 11 is a schematic optical system configuration diagram showing a configuration example of a projection optical system in a conventional optical projector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 光源 8 照明集光系 9 光変調層 20 スクリーン 30 投影光学系 31 投影集光系 32 開口絞り 33 アフォーカル光学系 34,44 プリズム 100,200 光学プロジェクタ Reference Signs List 7 light source 8 illumination condensing system 9 light modulation layer 20 screen 30 projection optical system 31 projection condensing system 32 aperture stop 33 afocal optical system 34,44 prism 100,200 optical projector

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、投影画像を得るために前記光源
から入射した光を変調する光変調手段と、該光変調手段
により変調された投影光束を出射する投影光学系とを備
えた光学プロジェクタにおいて、前記投影光学系には、
前記光束を集光する投影集光系と、該投影集光系によっ
て形成された光束を偏向させる光偏向手段と、該光偏向
手段によって偏向された光束を出射するアフォーカル光
学系とが設けられていることを特徴とする光学プロジェ
クタ。
1. An optical projector comprising: a light source; a light modulator for modulating light incident from the light source to obtain a projection image; and a projection optical system for emitting a projection light beam modulated by the light modulator. In the projection optical system,
A projection focusing system for focusing the light beam; a light deflecting unit for deflecting the light beam formed by the projection focusing system; and an afocal optical system for emitting the light beam deflected by the light deflecting unit. An optical projector, comprising:
【請求項2】 請求項1において、前記投影集光系と前
記アフォーカル光学系との間の光束がほぼ平行光束にな
るように構成されていることを特徴とする光学プロジェ
クタ。
2. The optical projector according to claim 1, wherein a light beam between the projection light focusing system and the afocal optical system is configured to be a substantially parallel light beam.
【請求項3】 請求項1又は請求項2において、前記投
影集光系から前記光偏向手段を経て前記アフォーカル光
学系に入射するまでの光軸と、前記アフォーカル光学系
の光軸とが相互にずれていることを特徴とする光学プロ
ジェクタ。
3. An optical axis of the afocal optical system according to claim 1 or 2, wherein an optical axis from the projection light focusing system to the afocal optical system via the light deflecting means and incident on the afocal optical system. An optical projector characterized by being shifted from each other.
【請求項4】 請求項3において、前記投影集光系から
前記光偏向手段を経て前記アフォーカル光学系に入射す
るまでの光軸が前記アフォーカル光学系の光軸に対して
上方若しくは下方にずれているとともに、前記光偏向手
段は光束を上方若しくは下方に偏向させるように構成さ
れていることを特徴とする光学プロジェクタ。
4. The optical axis of the afocal optical system according to claim 3, wherein an optical axis from the projection optical system to the afocal optical system via the light deflecting means is higher or lower than the optical axis of the afocal optical system. The optical projector, wherein the optical deflecting means is configured to deflect the light flux upward or downward while being shifted.
【請求項5】 請求項1から請求項4までのいずれか1
項において、前記光偏向手段はプリズムであることを特
徴とする光学プロジェクタ。
5. The method according to claim 1, wherein:
9. The optical projector according to claim 1, wherein the light deflecting unit is a prism.
【請求項6】 請求項1から請求項5までのいずれか1
項において、前記投影集光系と前記アフォーカル光学系
との間に配置された開口絞りを有することを特徴とする
光学プロジェクタ。
6. Any one of claims 1 to 5
9. An optical projector according to claim 1, further comprising an aperture stop disposed between the projection light condensing system and the afocal optical system.
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Cited By (3)

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