JP2001183601A - Picture projector - Google Patents

Picture projector

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JP2001183601A
JP2001183601A JP36675799A JP36675799A JP2001183601A JP 2001183601 A JP2001183601 A JP 2001183601A JP 36675799 A JP36675799 A JP 36675799A JP 36675799 A JP36675799 A JP 36675799A JP 2001183601 A JP2001183601 A JP 2001183601A
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JP
Japan
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image
lens
lens arrays
lens array
pair
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Application number
JP36675799A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuzuru Takashima
譲 高島
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JP2001183601A publication Critical patent/JP2001183601A/en
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To constitute an optical system at a low cost without a large-area lens array, to improve a picture contrast, and to obtain a continuous enlarged picture. SOLUTION: A picture display device 1 on which a picture is displayed is illuminated by a luminaire 2, and a pair of lens arrays 4 and 5 are arranged between the picture display device 1 and a screen 3 in order to enlarge and project the picture, which is displayed on the picture display device 1, on the screen 3, and distributed refractive index lenses 6a, 6b, and 6c are arranged in the common focus position of these lens arrays 4 and 5.

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、画像を拡大、等倍
若しくは縮小投影するための画像投影装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an image projection apparatus for enlarging, equal-size or reduced-size projection of an image.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像投影装置は、例えば液晶表示装置に
表示された画像を光学系を通して拡大、等倍若しくは縮
小してスクリーン上に映写するものである。この画像投
影装置は、液晶プロジェクション装置などに代表される
単一光学系を用いた倒立光学系が主流となっている。こ
の単一光学系で画像伝達光学系を構成する場合の最大の
問題点は、物体(液晶表示装置)と像(スクリーン)と
の距離が画像伝達光学系の画角で決まってしまい、物体
と像との距離を短くすることが困難であることである。
2. Description of the Related Art An image projection apparatus is, for example, an apparatus which enlarges, magnifies or reduces an image displayed on a liquid crystal display device through an optical system and projects the image on a screen. In this image projection apparatus, an inverted optical system using a single optical system typified by a liquid crystal projection device or the like is mainly used. The biggest problem in configuring the image transmission optical system with this single optical system is that the distance between the object (liquid crystal display device) and the image (screen) is determined by the angle of view of the image transmission optical system, and It is difficult to shorten the distance from the image.

【0003】液晶プロジェクション装置は、数インチサ
イズの液晶パネルを例えば40インチサイズ以上に投影
するために、現実的には単一の拡大光学系で画像を伝達
するのが好ましく、レンズの広画角化によって装置の小
型化を図っている。近年、20〜30インチサイズの画
像表示領域を有し、かつより薄型の拡大画像の液晶プロ
ジェクション装置が要求されている。
In a liquid crystal projection device, in order to project a liquid crystal panel of several inches in size to, for example, 40 inches or more, it is practically preferable to transmit an image with a single magnifying optical system. The miniaturization of the device has been achieved by adoption of the technology. In recent years, there has been a demand for a thinner enlarged image liquid crystal projection device having an image display area of 20 to 30 inches in size.

【0004】このような実情において、例えば特開平5
−188340号公報には、所定数の画素を1単位とし
た画素ブロックを複数形成した液晶パネルを照射手段に
よって照明し、液晶パネルに表示された画像を集光レン
ズ、屈折率分布レンズからなる結像レンズ、拡大レンズ
を通してスクリーン上に拡大結像する方式が記載されて
いる。この方式は、複数の画素ブロックにより不連続な
領域に分割形成された液晶パネルを、拡大された連続す
る画像として投影するものとなっている。この方式で
は、屈折率分布レンズにより正立等倍結像を行い、像面
側に配置された凹レンズにより拡大している。又、像を
拡大する場合、連続した拡大像を得るために、元の像を
拡大後、連続画像となるように屈折率分布レンズを分割
して配置している。
In such a situation, for example, Japanese Patent Application Laid-Open
JP-A-188340 discloses that a liquid crystal panel having a plurality of pixel blocks each having a predetermined number of pixels as one unit is illuminated by an irradiating unit, and an image displayed on the liquid crystal panel is formed by a condenser lens and a refractive index distribution lens. A method of forming an enlarged image on a screen through an image lens and a magnifying lens is described. In this method, a liquid crystal panel divided and formed into a discontinuous region by a plurality of pixel blocks is projected as an enlarged continuous image. In this method, an erect equal-magnification image is formed by a refractive index distribution lens, and the image is enlarged by a concave lens arranged on the image plane side. Further, in the case of enlarging an image, in order to obtain a continuous enlarged image, the refractive index distribution lens is divided and arranged so as to form a continuous image after enlarging the original image.

【0005】又、特開平10−253920号公報に
は、複数のレンズアレイからなる第1のレンズアレイ
と、この第1のレンズアレイの各レンズと対応する位置
に各レンズを有する第2のレンズアレイ及び第3のレン
ズアレイを備えたもので、第2のレンズアレイが、その
各レンズの配列ピッチを、第1のレンズアレイの各レン
ズの配列ピッチよりも大きく形成又は小さく形成し、拡
大縮小投影を行うことが記載されている。この場合、等
ピッチのレンズアレイであれば、正立等倍光学系を構成
できる。そして、第1のレンズアレイと第2のレンズア
レイとの焦点距離による拡大倍率による像のシフトを、
レンズアレイのピッチ変化によるシフト量と等しくする
ことにより、正立拡大又は縮小光学系を構成している。
Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-253920 discloses a first lens array comprising a plurality of lens arrays, and a second lens having each lens at a position corresponding to each lens of the first lens array. An array and a third lens array, wherein the second lens array forms an array pitch of each lens larger or smaller than an array pitch of each lens of the first lens array, and scales up and down. Performing a projection is described. In this case, an erecting equal-magnification optical system can be constituted by a lens array having an equal pitch. Then, the image shift due to the magnification due to the focal length between the first lens array and the second lens array,
By making the shift amount equal to the shift amount due to the change in the pitch of the lens array, an erecting enlargement or reduction optical system is configured.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平5−188340号公報では、画像を表示する液晶
パネルが分割されて配置されているため、大画面表示を
行うためには、一枚のガラス基板に複数の分割領域を有
する特殊な液晶パネルを製造する必要がある。このこと
は汎用的な液晶パネルを利用できず生産性において不利
である。又、一枚のパネルで構成する場合、プロセス上
は、拡大された画像と同じ大きさのガラスを用いたプロ
セスが必要であり、拡大光学系を構成する利点がない。
従って、上記特開平5−188340号公報は、比較的
小さいサイズ(例えば10〜15インチ)の単一の液晶
パネルを拡大するか、又は比較的大きなサイズ(例えば
40インチ以上)の画面を複数の光学系を用いて構成す
るのに適したものとなる。
However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-188340, since a liquid crystal panel for displaying an image is divided and arranged, a single glass sheet is required for displaying a large screen. It is necessary to manufacture a special liquid crystal panel having a plurality of divided regions on a substrate. This is disadvantageous in productivity because a general-purpose liquid crystal panel cannot be used. In the case of a single panel, a process using glass of the same size as the enlarged image is necessary, and there is no advantage in forming a magnifying optical system.
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-188340 discloses that a single liquid crystal panel having a relatively small size (for example, 10 to 15 inches) is enlarged or a screen having a relatively large size (for example, 40 inches or more) is formed by a plurality of screens. This is suitable for a configuration using an optical system.

【0007】しかしながら、上記特開平5−18834
0号公報では、屈折率分布レンズのサイズが拡大前のレ
ンズアレイのサイズと同等でなければならないことが問
題になる。大面積の屈折率分布レンズは、非常に高価で
あり、コストアップの要因になっている。さらに、上記
特開平5−188340号公報では、機械的な絞りを持
たない光学系であるため、解像度を向上させるために
は、屈折率分布レンズ自体の軸外結像特性を向上させる
か、又は平行光バックライトを用いて軸外成分を除去す
る必要があり、結像特性のコントロールが困難である。
[0007] However, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 5-18834.
In Japanese Patent Publication No. 0, there is a problem that the size of the refractive index distribution lens must be equal to the size of the lens array before enlargement. A large-area gradient-index lens is very expensive, causing an increase in cost. Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-188340, since the optical system does not have a mechanical stop, in order to improve the resolution, the off-axis imaging characteristics of the refractive index distribution lens itself are improved, or It is necessary to remove off-axis components using a parallel light backlight, and it is difficult to control imaging characteristics.

【0008】又、上記特開平10−253920号公報
では、拡大される画面サイズとほぼ同等の大きさのレン
ズアレイが必要になることは上記特開平5−18834
0号公報と同様であり、この大面積のレンズアレイを2
枚又は3枚必要とし、コストアップの要因になってい
る。又、上記特開平10−253920号公報は、屈折
方式のレンズアレイを用いているが、隣接するレンズア
レイへの光の漏れ込みの制御が困難であり、コントラス
トが低下する問題がある。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-253920, it is necessary to provide a lens array having a size substantially equal to the screen size to be enlarged.
No. 0, and this large-area lens array is
One or three sheets are required, which increases the cost. In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-253920, a refraction type lens array is used. However, it is difficult to control leakage of light to an adjacent lens array, and there is a problem that the contrast is reduced.

【0009】そこで本発明は、大面積のレンズアレイを
用いずに低価格で光学系を構成でき、画像コントラスト
を改善し、連続した拡大画像を得ることができる画像投
影装置を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an image projection apparatus which can form an optical system at a low cost without using a large-area lens array, can improve image contrast, and can obtain a continuous enlarged image. And

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明
は、画像を表示する画像表示手段と、この画像表示手段
に照明光を照射する照明手段と、画像表示手段に表示さ
れた画像を映写するためのスクリーンと、画像表示手段
とスクリーンとの間に配置された一対のレンズアレイ
と、この一対のレンズアレイの間に配置された屈折率分
布型レンズ系と具備した画像投影装置である。
According to the first aspect of the present invention, there is provided image display means for displaying an image, illumination means for irradiating the image display means with illumination light, and image display on the image display means. An image projection apparatus comprising a screen for projection, a pair of lens arrays disposed between the image display means and the screen, and a gradient index lens system disposed between the pair of lens arrays. .

【0011】請求項2記載の本発明は、請求項1記載の
画像投影装置において、屈折率分布型レンズ系は、一対
のレンズアレイの各チャンネルレンズごとにそれぞれ配
置された複数の屈折率分布型レンズアレイからなるもの
である。
According to a second aspect of the present invention, in the image projection apparatus according to the first aspect, the gradient index lens system includes a plurality of gradient index lens systems arranged for each channel lens of a pair of lens arrays. It consists of a lens array.

【0012】請求項3記載の本発明は、請求項2記載の
画像投影装置において、屈折率分布型レンズアレイは、
一対のレンズアレイの光軸に対して傾斜して配置された
ものである。
According to a third aspect of the present invention, in the image projection apparatus according to the second aspect, the gradient index lens array includes:
It is arranged so as to be inclined with respect to the optical axis of the pair of lens arrays.

【0013】請求項4記載の本発明は、請求項1記載の
画像投影装置において、一対のレンズアレイは、軸外し
光学系を含むものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the image projection apparatus according to the first aspect, the pair of lens arrays includes an off-axis optical system.

【0014】請求項5記載の本発明は、請求項1記載の
画像投影装置において、画像表示手段が一方のレンズア
レイの前側焦点位置に配置されると共に、スクリーンが
他方のレンズアレイの後側焦点位置に配置されたもので
ある。
According to a fifth aspect of the present invention, in the image projection apparatus of the first aspect, the image display means is disposed at a front focal position of one lens array, and the screen is provided at a rear focal position of the other lens array. It is arranged at the position.

【0015】請求項6記載の本発明は、請求項1記載の
画像投影装置において、一対のレンズアレイの各チャン
ネルレンズごとのレンズの継ぎ目に遮光部材を設けたも
のである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the image projection apparatus of the first aspect, a light-shielding member is provided at a joint between lenses of each channel lens of the pair of lens arrays.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第1の実施の
形態について図面を参照して説明する。
(1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0017】図1は画像投影装置の構成図である。画像
表示装置1は、例えば液晶表示パネルが用いられてい
る。この画像表示装置1の背面側には、照明装置2が配
置されている。この照明装置2は、平行光線の均一な明
るさの照明光を画像表示装置1の背面側から照射し、画
像表示装置1に表示された画像を照明するものである。
FIG. 1 is a block diagram of the image projection apparatus. The image display device 1 uses, for example, a liquid crystal display panel. On the back side of the image display device 1, an illumination device 2 is arranged. The illuminating device 2 illuminates an image displayed on the image display device 1 by irradiating illumination light having a uniform brightness of parallel rays from the back side of the image display device 1.

【0018】画像表示装置1の前方には、画像表示装置
1に表示された画像を映写するためのスクリーン3が配
置されている。
A screen 3 for projecting an image displayed on the image display device 1 is disposed in front of the image display device 1.

【0019】これら画像表示装置1とスクリーン3との
間には、画像を拡大するための一対のレンズアレイ4、
5が配置されている。これらレンズアレイ4、5は、そ
れぞれ例えば各チャンネルレンズ4a、4b、4c及び
5a、5b、5cからなっている。これらレンズアレイ
4、5に対し、画像表示装置1はレンズアレイ4の前側
焦点位置に配置され、スクリーン3はレンズアレイ5の
後側焦点位置に配置されている。
A pair of lens arrays 4 for enlarging an image is provided between the image display device 1 and the screen 3.
5 are arranged. Each of these lens arrays 4 and 5 comprises, for example, each channel lens 4a, 4b, 4c and 5a, 5b, 5c. For these lens arrays 4 and 5, the image display device 1 is arranged at the front focal position of the lens array 4, and the screen 3 is arranged at the rear focal position of the lens array 5.

【0020】このような画像表示装置1、スクリーン3
及び一対のレンズアレイ4、5の配置であれば、主光線
(絞りの中心を通過する光線)は物体面(画像表示装置
1の表示面)と像面(スクリーン3の面)とで光軸に平
行となるいわゆるテレセントリック光学系が形成され
る。
Such an image display device 1 and a screen 3
In the case of the arrangement of the pair of lens arrays 4 and 5, the principal ray (the ray passing through the center of the stop) has the optical axis between the object plane (the display plane of the image display device 1) and the image plane (the plane of the screen 3). A so-called telecentric optical system is formed which is parallel to.

【0021】一対のレンズアレイ4、5は、焦点位置O
において互いの焦点距離f1、f2を共有している。レ
ンズアレイ5の焦点距離f2に対するレンズアレイ4の
焦点距離f1の比は、画像の拡大倍率η(=−f2/f
1)である。
The pair of lens arrays 4 and 5 have a focal position O
Share the respective focal lengths f1 and f2. The ratio of the focal length f1 of the lens array 4 to the focal length f2 of the lens array 5 is determined by the magnification η (= −f2 / f) of the image.
1).

【0022】共通の焦点位置Oには、屈折率分布型レン
ズ系としての各屈折率分布型レンズアレイ6a、6b、
6cが配置されている。これら屈折率分布型レンズアレ
イ6a、6b、6cは、角倍率1のアフォーカル光学系
となるようにレンズ長を最適化されたものである。すな
わち、これら屈折率分布型レンズアレイ6a、6b、6
cは、リレーレンズとフィールドレンズとの各作用を合
せたものとして作用とする。これら屈折率分布型レンズ
アレイ6a、6b、6cは、それぞれ一対のレンズアレ
イ4、5の光学チャンネルCha、Chb、Chすなわ
ち各チャンネルレンズ4a、4b、4c及び5a、5
b、5cに対応して配置されている。なお、これら屈折
率分布型レンズアレイ6a、6b、6cは、一括して固
定可能なレンズマウントに一体的に形成されている。
At the common focal position O, each of the gradient index lens arrays 6a, 6b,
6c is arranged. These refractive index distribution type lens arrays 6a, 6b, 6c are lenses whose lens lengths are optimized so as to be an afocal optical system having an angular magnification of 1. That is, these gradient index lens arrays 6a, 6b, 6
c is an action obtained by combining the actions of the relay lens and the field lens. These refractive index distribution type lens arrays 6a, 6b, 6c are composed of optical channels Ch a , Ch b , Ch c of a pair of lens arrays 4, 5, respectively, that is, respective channel lenses 4a, 4b, 4c and 5a, 5a, 5c.
b, 5c. The gradient index lens arrays 6a, 6b, and 6c are integrally formed on a lens mount that can be collectively fixed.

【0023】これら屈折率分布型レンズアレイ6a、6
b、6cは、図2に示すようにa方向から入射する光線
を、その入射角度Θaと出射角度Θa’とが等しくなる
ように偏向する作用を持っている。入射角度Θ(=0
度)のb方向から入射する光線は、出射角度Θ’(=0
度)で偏向せずに出射し、入射角度Θcのc方向から入
射する光線は、出射角度Θc’で偏向して出射する。な
お、図3は屈折率分布型レンズアレイ6a、6b、6c
内部での光線の偏向作用を示す模式図である。
These graded index lens arrays 6a, 6
As shown in FIG. 2, b and 6c have a function of deflecting a light beam incident from the direction a so that the incident angle Θa and the emission angle Θa 'are equal. Incident angle Θ (= 0
The light ray incident from the direction b) has an emission angle Θ ′ (= 0
The light beam which is emitted without being deflected at the angle of 度 c and is incident from the direction c of the incident angle Θc is deflected at the emission angle Θc 'and emitted. FIG. 3 shows a gradient index lens array 6a, 6b, 6c.
It is a schematic diagram which shows the deflection | deviation effect of the light beam inside.

【0024】従って、画像表示装置1に表示される物体
の画像、例えば画像「↑」についてその光線の伝播光路
を説明すると、物体上の点a1を通る主光線(絞りの中
心、本実施の形態では屈折率分布型レンズアレイ6bの
中心を通過する光線)は、点a1→点a2→焦点位置Oの
方向に伝播して屈折率分布型レンズアレイ6bに到達す
る。そして、主光線は、屈折率分布型レンズアレイ6b
を透過することにより、点a1→点a2→焦点位置O→点
3→像位置a4のように伝播する。
[0024] Thus, the image of the object displayed on the image display device 1, for example, the image "↑" when describing the propagation optical path of the light beam, the main beam (aperture through the points a 1 on the object center, the present embodiment In the embodiment, a light ray passing through the center of the gradient index lens array 6b) propagates in the direction of point a 1 → point a 2 → focus position O and reaches the gradient index lens array 6b. The chief ray is a gradient index lens array 6b.
Are transmitted as point a 1 → point a 2 → focal position O → point a 3 → image position a 4 .

【0025】同様に、物体上の点b1を通る主光線は、
屈折率分布型レンズアレイ6bを透過することにより、
点b1→点b2→焦点位置O→点b3→像位置b4のように
伝播し、物体上の点c1を通る主光線は、屈折率分布型
レンズアレイ6bを透過することにより、点c1→点c2
→焦点位置O→点c3→像位置c4のように伝播する。
Similarly, the principal ray passing through the point b 1 on the object is
By transmitting through the gradient index lens array 6b,
The principal ray propagating in the order of point b 1 → point b 2 → focus position O → point b 3 → image position b 4 and passing through point c 1 on the object passes through the gradient index lens array 6b. , Point c 1 → point c 2
→ Focus position O → Point c 3 → Image position c 4

【0026】以上のような主光線の伝播によって、正立
拡大光学系が構成される。
An erecting magnifying optical system is constituted by the propagation of the principal ray as described above.

【0027】一つの光学チャンネルChb、Cha又はC
で拡大可能な範囲は、それぞれ各屈折率分布型レン
ズアレイ6a、6b、6cのNA(2Θ)とレンズアレ
イ4の焦点距離f1とで決まる。この拡大可能な範囲2
hは、物体の高さをhとすれば、 2h=2・f1・tanΘ …(1) で表される。
[0027] One optical channel Ch b, Ch a or C
expandable range h c, each refractive index profile type lens array 6a respectively, 6b, 6c of the NA and (2 [Theta]) and the focal length f1 of the lens array 4 determined by. This expandable range 2
h is given by 2h = 2 · f1 · tanΘ (1) where h is the height of the object.

【0028】なお、像高さをh’とすると、物体の高さ
hと像高さh’との間には、 h’=η・h =(f2/f1)h …(2) の関係がある。
Assuming that the image height is h ', the following relationship is established between the object height h and the image height h': h '= η.h = (f2 / f1) h (2) There is.

【0029】一般に屈折率分布型レンズアレイ6a、6
b、6cの開口率NAは±20程度である。例えば対角
10インチサイズの大面積の画像を拡大投影するには、
屈折率分布型レンズアレイ6a、6b、6cなどを複数
(複数チャンネル)用いて継ぎ目のない拡大画像を形成
する必要がある。
Generally, a gradient index lens array 6a, 6
The aperture ratio NA of b and 6c is about ± 20. For example, to enlarge and project a large area image with a diagonal size of 10 inches,
It is necessary to form a seamless enlarged image using a plurality of (multiple channels) the gradient index lens arrays 6a, 6b, 6c and the like.

【0030】この継ぎ目のない拡大画像を形成するに
は、画像の中心部分以外は軸外しの光学系の構成とす
る。この軸外し光学系で正立拡大光学系を構成するに
は、以下の2つの条件を満たす必要がある。1つは各レ
ンズアレイ4、5が軸外し光学系であること、他の1つ
は屈折率分布レンズアレイ6a、6b、6cが光学系全
体の光軸に対して傾けて配置されていることである。
In order to form a seamless enlarged image, an off-axis optical system is used except for the central portion of the image. In order to constitute the erecting magnification optical system with this off-axis optical system, the following two conditions must be satisfied. One is that the lens arrays 4 and 5 are off-axis optical systems, and the other is that the gradient index lens arrays 6a, 6b and 6c are arranged at an angle to the optical axis of the entire optical system. It is.

【0031】図4に示すように軸外し量Δは、光学チャ
ンネルのローカルの光軸座標を(j,k)とすると、 Δ=({j(η−1)/(η+1)} +{k(η−1)/(η+1)}1/2 …(3) により表される。
As shown in FIG. 4, the off-axis amount Δ is given by: Δ = ({j (η-1) / (η + 1)} 2 + {, where (j, k) is the local optical axis coordinate of the optical channel. k (η−1) / (η + 1)} 2 ) 1/2 (3)

【0032】又、屈折率分布レンズアレイ6a、6b、
6cの傾斜角度Θは、光学チャンネル境界を通過する主
光線の角度をΘ、Θとすると、 Θ=(Θ、Θ)/2 …(4) により表される。
The gradient index lens arrays 6a, 6b,
6c of the inclination angle theta is 1 the angle of the principal ray passing through the optical channel boundary theta, When Θ 2, Θ = (Θ 1 , Θ 2) / 2 ... represented by (4).

【0033】この実施の形態では、光学チャンネルCh
b、Cha、Chを光学系全体の光軸Yを含む面(YZ
若しくはYX)内の光学チャンネルとして仮定している
が、一般的には屈折率分布レンズアレイ6a、6b、6
cの法線が対応する光学チャンネルChb、Cha、Ch
の4分の1の対称線となるように傾斜角度が決められ
る。
In this embodiment, the optical channel Ch
b, Ch a, a plane including the optical axis Y of the entire optical system Ch c (YZ
Or, it is assumed that the optical channel is within YX), but generally, the gradient index lens arrays 6a, 6b, 6
Optical channels Ch b , Ch a , and Ch corresponding to the normal of c
The inclination angle is determined so as to be a symmetrical line of 1/4 of c .

【0034】なお、これら屈折率分布型レンズアレイ6
a、6b、6cは、一括して固定可能なレンズマウント
に固定され、かつこのレンズマウントがバッフル構造に
形成されて、散乱光を遮蔽する構造、又は黒色部材で構
成されている。
The gradient index lens array 6
a, 6b, and 6c are fixed to a lens mount that can be fixed collectively, and the lens mount is formed in a baffle structure and configured to block scattered light, or is formed of a black member.

【0035】次に、上記継ぎ目のない拡大画像を形成す
る作用について図4を参照して説明する。
Next, the operation of forming a seamless enlarged image will be described with reference to FIG.

【0036】上記の如く光学系全体の光軸を含むレンズ
アレイ4、5の光学チャンネルをChbとし、この光学
チャンネルChbに隣接する光学チャンネルをChaにつ
いて注目する。これら光学チャンネルChb、Chaの境
界付近の物体a1を考えると、この物体a1から放射され
た光は、各光学チャンネルChb、Chaによってそれぞ
れ対応する各屈折率分布レンズアレイ6b、6aの方向
に偏向される。これら屈折率分布レンズアレイ6b、6
aは、図2に示すように入射角Θの光線を出射角Θの方
向に偏向する。そして、これら屈折率分布レンズアレイ
6b、6aにより偏向された光線は、レンズアレイ5に
よってスクリーン3上の像位置aに結像される。
[0036] The optical channel of a lens array 4 and 5 including an optical axis of the entire optical system as described above and Ch b, interest optical channel adjacent to the optical channel Ch b for Ch a. Considering the object a 1 near the boundary between the optical channels Ch b and Ch a , the light emitted from the object a 1 is divided into the respective refractive index distribution lens arrays 6 b and 6 b corresponding to the respective optical channels Ch b and Ch a . 6a. These gradient index lens arrays 6b, 6
a deflects the light beam at the incident angle Θ in the direction of the output angle Θ as shown in FIG. And these gradient index lens array 6b, light deflected by 6a is imaged on the image position a 4 on the screen 3 by the lens array 5.

【0037】このように光学チャンネルChb、Cha
界付近の光線は、これら光学チャンネルChb、Cha
とに分割されるが、レンズアレイ5によって再度対応す
る像位置aに結像される。他の光学チャンネルの境界
付近の光線についても同様にその隣接する各光学チャン
ネルChb、Cha、Chごとに分割されるが、レンズ
アレイによって再度対応する像位置に結像される。従っ
て、継ぎ目のない正立拡大画像が得られる正立拡大系が
構成される。
[0037] Thus optical channel Ch b, rays of near Ch a boundary, these optical channels Ch b, but is divided into Ch a, is imaged on an image position a 4 corresponding again by the lens array 5 . Similarly, a light beam near the boundary of another optical channel is divided for each of the adjacent optical channels Ch b , Ch a , and Ch c , but is again formed at the corresponding image position by the lens array. Therefore, an erecting magnifying system that can obtain a seamless erect magnified image is configured.

【0038】このように上記第1の実施の形態において
は、画像を表示する画像表示装置1を照明装置2により
照明し、この画像表示装置1に表示された画像をスクリ
ーン3に拡大して映写するために、画像表示装置1とス
クリーン3との間に一対のレンズアレイ4、5を配置
し、かつこれらレンズアレイ4、5の共通の焦点位置に
屈折率分布型レンズ6a、6b、6cを配置したので、
そのサイズは画像エリアに対して小さく、従来あるよう
な大面積のレンズアレイが不要となり、低価格で正立拡
大系を構成して、継ぎ目のない連続した正立拡大画像
を、元の画像を分割することなしに得ることができる。
又、性能的に有利な屈折率分布型レンズ6a、6b、6
cをレンズアレイ4、5の共通焦点Oに配置するので、
高い画像クオリティが得られる。
As described above, in the first embodiment, the image display device 1 for displaying an image is illuminated by the illumination device 2, and the image displayed on the image display device 1 is enlarged and projected on the screen 3. In order to achieve this, a pair of lens arrays 4 and 5 are arranged between the image display device 1 and the screen 3, and gradient index lenses 6 a, 6 b and 6 c are provided at a common focal position of the lens arrays 4 and 5. Since I placed it,
The size is small relative to the image area, eliminating the need for a conventional large-area lens array, configuring an erecting magnifying system at low cost, and creating a continuous erecting magnified image without seams. Can be obtained without splitting.
Also, gradient index lenses 6a, 6b, 6
Since c is located at the common focal point O of the lens arrays 4 and 5,
High image quality is obtained.

【0039】さらに、各レンズアレイ4、5が軸外し光
学系であり、かつ各屈折率分布レンズアレイ6a、6
b、6cが光学系全体の光軸に対して傾けて配置されて
いるので、軸外し光学系で正立拡大光学系を構成でき
る。
Further, each of the lens arrays 4, 5 is an off-axis optical system, and each of the refractive index distribution lens arrays 6a, 6
Since b and 6c are arranged obliquely with respect to the optical axis of the entire optical system, an off-axis optical system can constitute an erecting magnifying optical system.

【0040】(2) 次に、本発明の第2の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図1と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
(2) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0041】図5は画像投影装置の構成図である。一対
のレンズアレイ4、5の各チャンネルレンズごとのレン
ズの継ぎ目には、遮光部材7が設けられている。具体的
には、レンズアレイ4と各屈折率分布レンズアレイ6
a、6b、6cとの間の空間、又は各屈折率分布レンズ
アレイ6a、6b、6cとレンズアレイ5との間の空間
のいずれか一方又は両方に遮光部材7が設けられてい
る。この遮光部材7は、各屈折率分布レンズアレイ6
a、6b、6cの各間を遮光する第1の遮光部材7a
と、各屈折率分布レンズアレイ6a、6b、6cと一対
のレンズアレイ4、5との間の光路に沿って形成された
第2の遮光部材7bとから構成されている。
FIG. 5 is a block diagram of the image projection apparatus. A light-blocking member 7 is provided at the joint between the lenses of each channel lens of the pair of lens arrays 4 and 5. Specifically, the lens array 4 and the respective refractive index distribution lens arrays 6
The light shielding member 7 is provided in one or both of the spaces between the lens arrays 5a, 6b, and 6c, and the spaces between the respective refractive index distribution lens arrays 6a, 6b, and 6c and the lens array 5. The light shielding member 7 is provided with a refractive index distribution lens array 6.
a first light-shielding member 7a that shields light between a, 6b, and 6c
And a second light blocking member 7b formed along the optical path between each of the gradient index lens arrays 6a, 6b, 6c and the pair of lens arrays 4, 5.

【0042】この遮光部材7は、各光学チャンネルCh
a、Chb、Ch間の光線の漏れ込み(光線のクロスト
ーク)を制御して画像のコントラストを向上するための
ものである。レンズアレイ4、5の各チャンネルレンズ
4a、4b、4c及び5a、5b、5cごとのレンズの
各継ぎ目部分は、散乱光の原因になりやすいので、これ
ら部分を遮光部材7によって遮蔽することによって光線
のクロストークが制御できる。
The light shielding member 7 is provided for each optical channel Ch.
a, it is intended to Ch b, to control leakage of light between Ch c (cross talk light) to enhance the contrast of the image. Since the joints of the lenses of the channel lenses 4a, 4b, 4c and 5a, 5b, 5c of the lens arrays 4 and 5 are likely to cause scattered light, these parts are shielded by the light shielding member 7 so that light rays Crosstalk can be controlled.

【0043】このような装置であれば、上記第1の実施
の形態と同様に、軸外し光学系で正立拡大光学系を構成
することにより、大面積のレンズアレイを用いずに低価
格で、継ぎ目のない連続した正立拡大画像を得ることが
できる。さらに、従来の課題である大面積の屈折率分布
レンズアレイを用いることによるコストアップや屈折方
式の大面積レンズアレイの使用による画像コントラスト
の低下を改善できる。
With such an apparatus, as in the first embodiment, an off-axis optical system constitutes the erecting magnifying optical system, thereby reducing the cost without using a large-area lens array. Thus, a continuous erect enlarged image without any seams can be obtained. Further, it is possible to improve the cost increase by using a large-area refractive index distribution lens array and the reduction of image contrast due to the use of a refraction-type large-area lens array, which are conventional problems.

【0044】なお、本発明は、上記第1及び第2の実施
の形態に限定されるものでなく次の通りに変形してもよ
い。
The present invention is not limited to the first and second embodiments, but may be modified as follows.

【0045】例えば、一対のレンズアレイ4、5の焦点
位置Oに配置される各屈折率分布レンズアレイ6a、6
b、6cは、無限遠の像を無限遠に結像する角倍率1の
アフォーカル光学系でもよい。例えば、2枚の凸レンズ
を近接させて配置する光学素子や3枚の単レンズを用い
て構成してもよい。又、アレイ状にこれらの光学素子を
配置して構成してもよい。さらに、これら屈折率分布レ
ンズアレイ6a、6b、6cは、正の屈折力を有する3
面以上の屈折面により構成されているものであればよ
い。
For example, each of the refractive index distribution lens arrays 6a, 6 arranged at the focal position O of the pair of lens arrays 4, 5
b and 6c may be afocal optical systems with an angular magnification of 1 for forming an image at infinity at infinity. For example, an optical element in which two convex lenses are arranged close to each other or three single lenses may be used. Alternatively, these optical elements may be arranged in an array. Further, these refractive index distribution lens arrays 6a, 6b, 6c have a positive refractive power.
What is necessary is just to be comprised by the refraction surface more than a surface.

【0046】又、一対のレンズアレイ4、5は、少なく
とも1面がフレネルレンズを用いて構成すれば、光学系
を薄型化するのに有利である。フレネルレンズは、軸外
特性を確保するために、非球面特性を有することが望ま
しい。又、フレネルレンズで構成する場合、裏面を凹球
面又は凹非球面に形成するのが収差補正上望ましい。
If at least one surface of the pair of lens arrays 4 and 5 is formed using a Fresnel lens, it is advantageous to reduce the thickness of the optical system. It is desirable that the Fresnel lens has aspherical characteristics in order to secure off-axis characteristics. In the case of a Fresnel lens, it is desirable to form the back surface as a concave spherical surface or a concave aspherical surface for aberration correction.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、大
面積のレンズアレイを用いずに低価格で光学系を構成で
き、画像コントラストを改善し、連続した拡大画像を得
ることができる画像投影装置を提供できる。
As described above in detail, according to the present invention, an optical system can be constructed at a low cost without using a large-area lens array, the image contrast can be improved, and a continuous enlarged image can be obtained. An image projection device can be provided.

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

【図1】本発明に係わる画像投影装置の第1の実施の形
態を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an image projection apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係わる画像投影装置の第1の実施の形
態における屈折率分布型レンズアレイの偏向作用を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a deflecting action of a gradient index lens array in the first embodiment of the image projection apparatus according to the present invention.

【図3】本発明に係わる画像投影装置の第1の実施の形
態における屈折率分布型レンズアレイ内部での光線の偏
向作用を示す模式図。
FIG. 3 is a schematic view showing a light beam deflecting action inside a gradient index lens array in the first embodiment of the image projection apparatus according to the present invention.

【図4】本発明に係わる画像投影装置の第1の実施の形
態における継ぎ目のない拡大画像を形成する原理を説明
するための図。
FIG. 4 is a view for explaining the principle of forming a seamless enlarged image in the first embodiment of the image projection apparatus according to the present invention.

【図5】本発明に係わる画像投影装置の第2の実施の形
態を示す構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a second embodiment of the image projection apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:画像表示装置 2:照明装置 3:スクリーン 4,5:レンズアレイ 6a,6b,6c:屈折率分布型レンズアレイ 7:遮光部材 1: image display device 2: lighting device 3: screen 4, 5: lens array 6a, 6b, 6c: refractive index distribution type lens array 7: light shielding member

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像を表示する画像表示手段と、 この画像表示手段に照明光を照射する照明手段と、 前記画像表示手段に表示された前記画像を映写するため
のスクリーンと、 前記画像表示手段と前記スクリーンとの間に配置された
一対のレンズアレイと、 この一対のレンズアレイの間に配置された屈折率分布型
レンズ系と、を具備したことを特徴とする画像投影装
置。
An image display unit for displaying an image; an illumination unit for irradiating the image display unit with illumination light; a screen for projecting the image displayed on the image display unit; and the image display unit An image projection device, comprising: a pair of lens arrays disposed between the lens array and the screen; and a gradient index lens system disposed between the pair of lens arrays.
【請求項2】 前記屈折率分布型レンズ系は、前記一対
のレンズアレイの各チャンネルレンズごとにそれぞれ配
置された複数の屈折率分布型レンズアレイからなること
を特徴とする請求項1記載の画像投影装置。
2. The image according to claim 1, wherein the gradient index lens system comprises a plurality of gradient index lens arrays arranged for each channel lens of the pair of lens arrays. Projection device.
【請求項3】 前記屈折率分布型レンズアレイは、前記
一対のレンズアレイの光軸に対して傾斜して配置された
ことを特徴とする請求項2記載の画像投影装置。
3. The image projection apparatus according to claim 2, wherein the gradient index lens array is arranged to be inclined with respect to an optical axis of the pair of lens arrays.
【請求項4】 前記一対のレンズアレイは、軸外し光学
系を含むことを特徴とする請求項1記載の画像投影装
置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the pair of lens arrays includes an off-axis optical system.
【請求項5】 前記画像表示手段が一方の前記レンズア
レイの前側焦点位置に配置されると共に、前記スクリー
ンが他方の前記レンズアレイの後側焦点位置に配置され
たことを特徴とする請求項1記載の画像投影装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein said image display means is arranged at a front focal position of one of said lens arrays, and said screen is arranged at a rear focal position of said other lens array. The image projection device according to claim 1.
【請求項6】 前記一対のレンズアレイの各チャンネル
レンズごとのレンズの継ぎ目に遮光部材を設けたことを
特徴とする請求項1記載の画像投影装置。
6. The image projection apparatus according to claim 1, wherein a light-shielding member is provided at a joint between lenses of each channel lens of the pair of lens arrays.
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