JP2002131838A - Projecting apparatus - Google Patents

Projecting apparatus

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JP2002131838A
JP2002131838A JP2000327563A JP2000327563A JP2002131838A JP 2002131838 A JP2002131838 A JP 2002131838A JP 2000327563 A JP2000327563 A JP 2000327563A JP 2000327563 A JP2000327563 A JP 2000327563A JP 2002131838 A JP2002131838 A JP 2002131838A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a projecting distance without degradation of an optical performance such as aberration by distortion, etc., in a projecting lens system of a GLV projector. SOLUTION: A projecting apparatus 10 projects a light flux as an image on a screen 13 by scanning by a scanning mirror 14. The light flux includes a vertical or horizontal line of image components formed by a color combining mechanism 11 having a laser light source 16 and a spatial modulator 15 comprising a diffraction grating element, which modulates phase, arranged in a one- dimensional line. A projecting lens system 12 sequentially comprises a front group GF and a rear group GR in an order from an object to an image plane, and is arranged with an air gap between the front and rear groups. The scanning mirror 14 is arranged in the air gap between the front and rear groups.

Description

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

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、投影装置、特に、
レーザー光源とGLV(Grating Light Valve)デバイ
スを用いた投影装置において、歪曲収差を悪化させずに
投影距離を短縮するための技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection device,
In a projection apparatus using a laser light source and a GLV (Grating Light Valve) device, the present invention relates to a technique for shortening a projection distance without deteriorating distortion.

【0002】[0002]

【従来の技術】投影装置、所謂プロジェクター装置にお
いて、投影画像を作成する機構として、レーザー光源と
GLV(Grating Light Valve)デバイスを用いたGL
Vプロジェクターと称されるものがある。
2. Description of the Related Art In a projection apparatus, a so-called projector apparatus, a GL using a laser light source and a GLV (Grating Light Valve) device as a mechanism for creating a projection image.
There is a so-called V projector.

【0003】GLVは、電圧の印加によって発生するク
ーロン引力を用いた変調可能なリボン構造を有する回折
格子型空間変調器である。即ち、図17に原理的に示す
ように、GLV1は、例えば、表示画面の1画素(ピク
セル)を構成する部分が3本の可動リボン1a、1a、
1aと3本の固定リボン1b、1b、1bから成る6本
のリボン(反射部)から成り、GLV1に電圧を印加す
ると、可動リボン1a、1a、1aが静電気力によって
下降し、上記6本のリボンが単なる反射鏡から反射型回
折格子に変化して、照射されたレーザー光を反射して回
折光として出射するものである。
The GLV is a diffraction grating type spatial modulator having a ribbon structure which can be modulated using Coulomb attraction generated by application of a voltage. That is, as shown in principle in FIG. 17, the GLV 1 has, for example, three movable ribbons 1a, 1a, each of which constitutes one pixel (pixel) of the display screen.
When the GLV 1 is applied with a voltage, the movable ribbons 1a, 1a, 1a are lowered by an electrostatic force, and the six ribbons (reflecting portions) are composed of 1a and three fixed ribbons 1b, 1b, 1b. The ribbon changes from a simple reflecting mirror to a reflection type diffraction grating, and reflects the irradiated laser light and emits it as diffracted light.

【0004】GLV1は、上記したように、6本のリボ
ンから成る1画素成分を、例えば、縦方向に1080画
素分、シリコンチップ上に一列に配列したものである。
The GLV 1 is, as described above, one pixel component composed of six ribbons, for example, 1080 pixels arranged in a vertical direction in a line on a silicon chip.

【0005】GLVプロジェクターは、上記GLVをR
GB各色に対応して3個使用し、各GLVに縦1列分の
画素情報に相当する電気信号を同時に印加して、GLV
によって回折されたレーザー光を合成すると共に、投影
レンズ系によってスクリーン上に投影するものである。
また、上記投影レンズ系の後には、スクリーン上を走査
することによって縦1列分の画素情報に相当する光束か
らスクリーン上に所定の大きさの画像を構成するスキャ
ンミラーが設けられている。例えば、画面の縦横比が
9:16の場合では、スキャンミラーは、スクリーン上
を1920画素分水平方向に走査し、全体で約200万
画素分の画像情報を1分間に60フレームの速度でスク
リーン上に投影する。
[0005] The GLV projector converts the above GLV into R
The three GLVs are used in correspondence with each color, and an electric signal corresponding to one column of pixel information is simultaneously applied to each GLV, and the GLV is used.
The laser beam diffracted by the laser beam is synthesized and projected onto a screen by a projection lens system.
Further, after the projection lens system, there is provided a scan mirror which scans the screen to form an image of a predetermined size on the screen from a light flux corresponding to one column of pixel information. For example, when the aspect ratio of the screen is 9:16, the scan mirror scans the screen horizontally by 1920 pixels and collects image information of about 2 million pixels in total at a rate of 60 frames per minute. Project on top.

【0006】図18に構成を概略的に示すように、上記
のような構成を有するGLVプロジェクター2は、GL
V1を発した光が、レンズ3を通過した後、シュリーレ
ンフィルター4で±の1次光のみが透過され、レンズ3
の焦点に実像5を構成する。尚、0次光は、シュリーレ
ンフィルター4で遮断される。そして、実像5は、投影
レンズ6を経て、スキャンミラー7によって反射され
て、スクリーン8上を走査し、画像を表示するようにし
たものである。
[0008] As schematically shown in FIG. 18, the GLV projector 2 having the above-described configuration has a GL
After the light emitted from V1 passes through the lens 3, only the primary light of ± is transmitted through the schlieren filter 4, and
A real image 5 is formed at the focal point of. The zero-order light is blocked by the schlieren filter 4. Then, the real image 5 passes through the projection lens 6 and is reflected by the scan mirror 7 to scan on the screen 8 to display an image.

【0007】以上に説明したような構成を有するGLV
プロジェクター2は、基本的には長い焦点距離を有する
フロントプロジェクターであって、GLVプロジェクタ
ー2をスクリーンの背面側から投影する、焦点距離が短
いリアプロジェクターに適用すると、歪曲収差が実用限
界以上に大きくなってしまう等の欠点があった。
A GLV having a configuration as described above
The projector 2 is basically a front projector having a long focal length. If the projector 2 is applied to a rear projector having a short focal length, which projects the GLV projector 2 from the rear side of the screen, distortion becomes larger than a practical limit. There were drawbacks such as that

【0008】以下に、その理由を、図19及び図20を
用いて具体的に説明する。即ち、図19に示すように、
1080画素を有するGLVのサイズ(高さ=2h)
は、具体的には、2h=27mmである。これを9:16
の縦横比を有する対角50インチのスクリーンに投影す
るものとすると、スクリーンの高さは約623mmである
から、投影レンズ系の横倍率Mは23倍となる。
Hereinafter, the reason will be specifically described with reference to FIGS. 19 and 20. That is, as shown in FIG.
GLV size with 1080 pixels (height = 2h)
Is, specifically, 2h = 27 mm. This is 9:16
If the projection is performed on a 50-inch diagonal screen having the aspect ratio, the screen height is about 623 mm, and the lateral magnification M of the projection lens system is 23 times.

【0009】GLVプロジェクターで用いられている投
影レンズは、従来、焦点距離fが100mm程度のテレセ
ントリックレンズである。GLVから等倍リレーされた
光束は、上記投影レンズの前側(光源側)の焦点付近に
結像し、この像を発した主光線は光軸と平行に投影レン
ズに入射し、該主光線は投影レンズの後側(スクリーン
側)の焦点で交差した後にスクリーンに向かうから、こ
の後側の焦点からスクリーンまでの距離は焦点距離fと
投影レンズ系の横倍率Mとの積によって求めることがで
き、即ち、Mf=2300mmとなる。
Conventionally, a projection lens used in a GLV projector is a telecentric lens having a focal length f of about 100 mm. The light flux relayed from the GLV at the same magnification forms an image near the focal point on the front side (light source side) of the projection lens, and the principal ray that has emitted this image enters the projection lens in parallel with the optical axis. Since the light goes to the screen after intersecting at the focal point on the rear side (screen side) of the projection lens, the distance from the rear focal point to the screen can be obtained by the product of the focal length f and the lateral magnification M of the projection lens system. That is, Mf = 2300 mm.

【0010】また、主光線のうち、最大傾斜角θを有す
るものの正接は、tanθ=h/f=0.135となる。
ここで、図20に示すように、θ=7.7°であるの
で、スキャンミラーによって主光線を水平方向に9:1
6の縦横比を有する画面の端部まで振ると、そのスキャ
ン角ψは13.5°となる。この時、スキャンミラーの
回転中心からスクリーンまでの距離Mfは、2300mm
であるから、Mf/cosψ=2365mmに伸び、Mfと
の差65mmにtanθ=0.135を乗じた8.78mmだ
け像高が大きくなることになる。
The tangent of the principal ray having the maximum inclination angle θ is tan θ = h / f = 0.135.
Here, as shown in FIG. 20, since θ = 7.7 °, the chief ray is 9: 1 in the horizontal direction by the scan mirror.
When the image is shaken to the edge of the screen having the aspect ratio of 6, the scan angle ψ becomes 13.5 °. At this time, the distance Mf from the rotation center of the scan mirror to the screen is 2300 mm
Therefore, the image height is increased to Mf / cosψ = 2365 mm, and the image height is increased by 8.78 mm obtained by multiplying the difference 65 mm from Mf by tan θ = 0.135.

【0011】画面の端部において像高が高くなってしま
うということが、スキャンによって生じる歪曲収差Δy
であって、像高311.5mmに対して約2.8%の歪曲
が発生することになるが、3%以下の歪曲収差は、ディ
スプレーとしての用途では許容されるものである。
The fact that the image height is high at the edge of the screen is caused by the distortion Δy caused by scanning.
Therefore, about 2.8% of distortion occurs at an image height of 311.5 mm, but distortion of 3% or less is acceptable for use as a display.

【0012】しかしながら、上記と同サイズのスクリー
ンに短い投影距離で投影しようとすると、必然的に図1
9における角度θが大きくなり(即ち、tanθが大きく
なる)、同時に、tanψ16/9tanθの関係によってス
キャン角も増大するから、図21に示すように歪曲収差
(%)Δy/y=(1/cosψ-1)tanθが急激に増大す
ることは明らかである。
However, if it is attempted to project on a screen of the same size as described above with a short projection distance, it is inevitable that FIG.
9 (that is, tan θ increases), and at the same time, the scan angle also increases due to the relationship of tanψ16 / 9 tan θ. Therefore, as shown in FIG. 21, distortion (%) Δy / y = (1 / cos21). -1 ) It is clear that tan θ increases sharply.

【0013】従って、スキャンミラーを最終光学エレメ
ントとする投影レンズ系は、歪曲収差が増大してしまう
ためリアプロジェクター等の短い投影距離Mfを有する
装置に適用することが不可能であり、比較的長い投影距
離を有するフロントプロジェクターにしか適用すること
ができないものであった。
Therefore, a projection lens system using a scan mirror as the last optical element cannot be applied to an apparatus having a short projection distance Mf, such as a rear projector, because distortion increases, and is relatively long. It can be applied only to a front projector having a projection distance.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑み、GLVプロジェクターの投影レンズ系におい
て、歪曲収差等の光学性能を悪化させずに投影距離を短
縮することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to reduce a projection distance in a projection lens system of a GLV projector without deteriorating optical performance such as distortion.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、レーザー光源と位相を変調させる回折格
子状素子が一次元に配列されて成る空間変調器とを有す
る色合成機構によって構成された縦又は横一列分の画像
成分を含む光束をスキャンミラーによる走査によってス
クリーン上に画像として投影する投影装置であり、物体
側から像面側へと順に、前群及び後群によって構成され
る投影レンズ系を、前群と後群との間に空気間隔を空け
て配置すると共に、スキャンミラーを前群及び後群との
間の空気間隔に配置したものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a color synthesizing mechanism having a laser light source and a spatial modulator in which diffraction grating elements for modulating a phase are arranged one-dimensionally. A projection device that projects a light beam including an image component for one vertical or horizontal line as an image on a screen by scanning with a scan mirror, and is configured by a front group and a rear group in order from the object side to the image plane side. The projection lens system is arranged with an air gap between the front group and the rear group, and the scan mirror is arranged at the air gap between the front group and the rear group.

【0016】従って、スクリーンの端部における歪曲収
差を悪化させずに焦点距離を短縮することが可能にな
る。
Therefore, it is possible to reduce the focal length without deteriorating the distortion at the edge of the screen.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に本発明投影装置の実施の形
態について、添付図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the projection apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0018】本発明投射装置は、回折格子型空間変調器
であるGrating Light Valve(GLV)を用いたプロジ
ェクター投影レンズ系において、リアプロジェクターに
も適した短い投影距離を有するようにすると共に、レー
ザー光を光源とするGLVに必要とされる赤から青まで
の光の波長範囲で色収差と歪曲収差とを良好に補正した
投影レンズ系を実現するものである。
The projection apparatus according to the present invention has a short projection distance suitable for a rear projector and a laser beam in a projector projection lens system using a grating light valve (GLV) as a diffraction grating type spatial modulator. The present invention realizes a projection lens system in which chromatic aberration and distortion are satisfactorily corrected in the wavelength range of light from red to blue, which is required for a GLV using a light source.

【0019】最初に、投影装置10の全体構成を説明す
る。
First, the overall configuration of the projection apparatus 10 will be described.

【0020】投影装置10は、色合成機構11及び投影
レンズ系12を有するものである。これら光学エンジン
は、図1及び図2に示すように、光源(物体)側から投
影面(像面:スクリーン)13側へと順に、色合成機構
11と、全体として正の屈折力を有する前群GFと全体
として負の屈折力を有する後群GR等から成る投影レン
ズ系12を配置すると共に、該投影レンズ系12の前群
GF及び後群GRとの間の空気間隔に、色合成機構11
によって構成された縦又は横一列分の画像成分を含む光
束を反射させてスクリーン13上を走査することによっ
て、スクリーン13上に画像を表示させるスキャンミラ
ー14を配置して成るものである。尚、以下、色合成機
構11によって構成される光束が、縦1列分の光束の場
合についてのみ説明する。
The projection device 10 has a color synthesizing mechanism 11 and a projection lens system 12. As shown in FIGS. 1 and 2, these optical engines, in order from the light source (object) side to the projection plane (image plane: screen) 13 side, have a color synthesizing mechanism 11 and a front side having a positive refractive power as a whole. A projection lens system 12 including a group GF and a rear group GR or the like having a negative refractive power as a whole is arranged, and a color combining mechanism is provided in the air gap between the front group GF and the rear group GR of the projection lens system 12. 11
A scan mirror 14 for displaying an image on the screen 13 by reflecting a light beam containing image components for one vertical or horizontal line and scanning the screen 13 is provided. Hereinafter, only the case where the light flux constituted by the color combining mechanism 11 is a light flux for one vertical line will be described.

【0021】上記色合成機構11は、図1に示すよう
に、回折格子型空間変調器であるGLV15及びレーザ
ー光源16がRGB各色に対応させてそれぞれ3つずつ
設けられている。そして、各レーザー光源16からの平
行レーザー光はそれぞれ、GLV15によって回折反射
された後、1つの光束として合成され、縦1列分の画素
情報を含む光束が外部に出射される。尚、上記各GLV
15は、位相を変調させる回折格子状素子が一次元に配
列されて成る空間変調器である。
As shown in FIG. 1, the color synthesizing mechanism 11 is provided with three GLVs 15 and three laser light sources 16 each of which is a diffraction grating type spatial modulator corresponding to each color of RGB. The parallel laser light from each laser light source 16 is diffracted and reflected by the GLV 15 and then combined as one light flux, and a light flux including pixel information for one vertical column is emitted to the outside. Note that each of the above GLVs
Reference numeral 15 denotes a spatial modulator in which diffraction grating elements for modulating a phase are arranged one-dimensionally.

【0022】色合成機構11から出射された光束は、そ
れぞれ凹面、凸面、平面の反斜面を有する3つの反斜面
の組み合わせによって構成される反射ミラー18によっ
て光軸が折り曲げられると共に、シュリーレンフィルタ
ー17によって±の1次光のみが透過されて、投影レン
ズ系12に入射される。
The light beam emitted from the color synthesizing mechanism 11 has its optical axis bent by a reflecting mirror 18 composed of a combination of three anti-slope surfaces having a concave surface, a convex surface, and a flat anti-slope surface, and a schlieren filter 17. Only the ± primary light is transmitted and enters the projection lens system 12.

【0023】投影レンズ系12に入射した光束は、前群
GFを経て、その後の後群GRとの間に配置されたスキ
ャンミラー14に達する。スキャンミラー14よって反
射され、スクリーン(投影面)13の横幅に対応した角
度で光路を変更された光束は、更に、後群GRを経て、
縦1列分の画素情報をスクリーン13上で1920画素
分水平方向に走査し、全体で約200万画素分の画像情
報を、1分簡に60フレームの速度でスクリーン(像
面)13上に再生する。
The light beam incident on the projection lens system 12 passes through the front group GF, and then reaches the scan mirror 14 disposed between the front group GF and the rear group GR. The luminous flux reflected by the scan mirror 14 and having its optical path changed at an angle corresponding to the width of the screen (projection surface) 13 further passes through the rear group GR.
One column of pixel information is scanned in the horizontal direction by 1920 pixels on the screen 13, and the image information of about 2 million pixels in total is easily transferred onto the screen (image plane) 13 at a speed of 60 frames in one minute. Reproduce.

【0024】次に、上記投影レンズ系12について具体
的に説明する。
Next, the projection lens system 12 will be specifically described.

【0025】図4及び図5に投影装置10の構成エレメ
ントを概略的に示す全体図、3次元概念図を示す。
FIGS. 4 and 5 are general views and three-dimensional conceptual views schematically showing constituent elements of the projection apparatus 10. FIG.

【0026】投影レンズ系12は前述のように、全体と
して正の屈折力を有する前群GFと全体として負の屈折
力を有する後群GRを有し、正の屈折力を有するレンズ
群と負の屈折力を有するレンズ群とを間に空気間隔を隔
てて配置した、一般的に、レトロフォーカスレンズと称
される光学配置の9群11枚構成のものである。
As described above, the projection lens system 12 has a front group GF having a positive refractive power as a whole and a rear group GR having a negative refractive power as a whole, and a lens group having a positive refractive power and a negative lens group. And a lens group having a refracting power of 1. An optical arrangement generally referred to as a retrofocus lens, in which nine groups and eleven elements are arranged with an air space therebetween.

【0027】図5の3次元概念図に示すように、色合成
機構11の構造的特徴によって前群GFは、一つの直径
上の部分しか使用しないため、比較的簡素化し易いが、
スキャンミラー14の後の後群GRは、面上に使用され
るため、比較的的複雑化する傾向となる。
As shown in the three-dimensional conceptual diagram of FIG. 5, the front group GF uses only a portion on one diameter due to the structural characteristics of the color synthesizing mechanism 11, so that it is relatively easy to simplify.
Since the rear group GR after the scan mirror 14 is used on the surface, it tends to be relatively complicated.

【0028】色合成機構11にGLV15を使用した投
影装置10において、投影レンズ系12が満たすべき仕
様は以下の通りである。即ち、GLV15の高さ(実像
のサイズ)の1/2は13.5mmであることから、f=
30mmのときの半画角が、tan-1(h/f)=24°で
ある。一方、レーザー光源特有の干渉雑音スペックル消
しの観点から、GLV15側(物体側)から見た投影レ
ンズ系のFNOは2.5以上必要である。従って、物体
側から見たFNOが2.5以上で半画角が24°の仕様
を満たすレンズタイプは、レトロフォーカス構成かダブ
ルガウス構成の何れかという経験則があるので、投影レ
ンズ系12にはレトロフォーカス構成が採用されてい
る。
In the projection apparatus 10 using the GLV 15 as the color synthesizing mechanism 11, the specifications to be satisfied by the projection lens system 12 are as follows. That is, since 1/2 of the height (the size of the real image) of the GLV 15 is 13.5 mm, f =
The half angle of view at the time of 30 mm is tan −1 (h / f) = 24 °. On the other hand, the FNO of the projection lens system as viewed from the GLV 15 side (object side) needs to be 2.5 or more from the viewpoint of eliminating the interference noise speckle peculiar to the laser light source. Therefore, the lens type that satisfies the specification that the FNO as viewed from the object side is 2.5 or more and the half angle of view is 24 ° has an empirical rule of either a retrofocus configuration or a double Gaussian configuration. Adopts a retrofocus configuration.

【0029】次に、投影レンズ系12の第1の数値実施
例12Aについて詳述する。
Next, a first numerical example 12A of the projection lens system 12 will be described in detail.

【0030】尚、以下の説明及び各表において、「r
i」は物体側から数えてi番目の面及びその曲率半径、
「di」は物体側から数えてi番目とi+1番目の面と
の光軸上における面間隔、「ni」は第iレンズの屈折
率、「νi」は第iレンズのアッベ数をそれぞれ示すも
のとする。また、「rIMG」はスクリーン(像面)1
8の曲率半径、「dOBJ」は物体と面r1との間の面
間隔、「dIMG」は面r22と像面との間の面間隔で
ある。
In the following description and each table, "r
i "is the i-th surface counted from the object side and its radius of curvature,
“Di” indicates the surface distance between the i-th surface and the (i + 1) -th surface counted from the object side on the optical axis, “ni” indicates the refractive index of the i-th lens, and “νi” indicates the Abbe number of the i-th lens. And “RIMG” is a screen (image plane) 1
The radius of curvature of 8, "dOBJ" is the surface distance between the object and the surface r1, and "dIMG" is the surface distance between the surface r22 and the image surface.

【0031】図6に示すように、前群GFは、色合成機
構11の側(物体側)から順に、全体として正の屈折力
を有する第1レンズL1と第2レンズL2との接合レン
ズから成る第1小群G1、負の屈折力を有するメニスカ
スレンズの第3レンズL3の第2小群G2、全体として
正の屈折力を有する第4レンズL4と第5レンズL5と
の接合レンズから成る第3小群G3、正の屈折力を有す
る凸レンズである第6レンズL6の第4小群G4とによ
って構成される。
As shown in FIG. 6, the front group GF includes, in order from the color combining mechanism 11 side (object side), a cemented lens of a first lens L1 and a second lens L2 having a positive refractive power as a whole. A first subgroup G1, a second subgroup G2 of a third meniscus lens L3 having a negative refractive power, and a cemented lens of a fourth lens L4 and a fifth lens L5 having a positive refractive power as a whole. The third lens group G3 includes a third lens group G3 and a fourth lens group G4 of a sixth lens L6 that is a convex lens having a positive refractive power.

【0032】また、後群GRは、負の屈折力を有する第
7レンズL7の第5小群G5、正の屈折力を有する第8
レンズL8の第6小群G6、負の屈折力を有する第9レ
ンズL9の第7小群G7、負の屈折力を有する第10レ
ンズL10の第8小群G8、正の屈折力を有する第11
レンズL11の第9小群G9によって構成される。
The rear group GR includes a fifth subgroup G5 of a seventh lens L7 having a negative refractive power and an eighth lens group having a positive refractive power.
The sixth subgroup G6 of the lens L8, the seventh subgroup G7 of the ninth lens L9 having a negative refractive power, the eighth subgroup G8 of the tenth lens L10 having a negative refractive power, the 11
The ninth subgroup G9 of the lens L11 is formed.

【0033】投影レンズ系12は、物体距離15mm、物
体側開口数0.2、物体高さ(h/2)は13.5mm、
倍率(M)は23倍、投影距離570mm、像高311mm
である。
The projection lens system 12 has an object distance of 15 mm, an object-side numerical aperture of 0.2, an object height (h / 2) of 13.5 mm,
Magnification (M) is 23x, projection distance is 570mm, image height is 311mm
It is.

【0034】以下の表1に上記投影レンズ系12を構成
するレンズの各種数値を示す。
Table 1 below shows various numerical values of the lenses constituting the projection lens system 12.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】上記表1において、「STO」と付記した
面r11は絞り面であって、「D」と付記したダミー面
r12にはスキャンミラー14が配設され、水平方向に
最大33.5光束が振られるようになっている。また、
「ASP」を付記した面r13及びr22は軸対象一般
非球面によって構成されている。
In Table 1, a surface r11 denoted by "STO" is a stop surface, and a scan mirror 14 is disposed on a dummy surface r12 denoted by "D", and a maximum of 33.5 luminous fluxes in the horizontal direction. Is to be shaken. Also,
The surfaces r13 and r22 to which "ASP" is added are constituted by axisymmetric general aspheric surfaces.

【0037】投影レンズ系12に少なくとも1面の非球
面を含むようにすると、像面湾曲及び色収差を効果的に
補正することが可能になる。
When the projection lens system 12 includes at least one aspherical surface, it is possible to effectively correct curvature of field and chromatic aberration.

【0038】尚、非球面形状は、「z」を非球面の光軸
方向の座標、「c」を曲率、「y」を光軸からの距離、
「K」を円錐定数とすると、 z=cy2/[1+{1−(1+K)c221/2]+A
4+By6+Cy8+Cy10 によって表されるものとする。ここで、A、B、C及び
Dはそれぞれ、4次、6次、8次及び10次の非球面係
数である。
In the aspherical shape, "z" is the coordinate of the aspherical surface in the optical axis direction, "c" is the curvature, "y" is the distance from the optical axis,
When “K” is a conical constant, z = cy 2 / [1+ {1− (1 + K) c 2 y 2 } 1/2 ] + A
and those represented by y 4 + By 6 + Cy 8 + Cy 10. Here, A, B, C, and D are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspherical coefficients, respectively.

【0039】以下の、表2に上記面r13及びr22の
4次、6次、8次及び10次の非球面係数を示す。
Table 2 below shows the fourth, sixth, eighth and tenth order aspherical coefficients of the surfaces r13 and r22.

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】尚、上記表2中の「E」は、10を底とす
る指数表現を意味するものとする(後述する表5におい
ても同様)。
It should be noted that "E" in Table 2 means an exponential expression with a base of 10 (the same applies to Table 5 described later).

【0042】また、上記第1小群G1乃至第9小群G9
の各焦点距離f1乃至f9及び前群GF及び後群GRの
焦点距離fa、fbは、以下の表3に示すとおりであ
る。
The first to ninth small groups G1 to G9
The focal lengths f1 to f9 and the focal lengths fa and fb of the front group GF and the rear group GR are as shown in Table 3 below.

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】上記表3に示すように、前群GFのパワー
(屈折力)は、後群のパワーの1.08倍(絶対値)と
なる。また、前群GF及び後群GRのペッツバール和
は、絶対値が略等しいため、レンズ全系のペッツバール
和を等しく保つことができるので、像面湾曲を低減する
ことが可能である。
As shown in Table 3, the power (refractive power) of the front group GF is 1.08 times (absolute value) the power of the rear group. Further, since the Petzval sum of the front group GF and the rear group GR has substantially the same absolute value, the Petzval sum of the entire lens system can be kept equal, so that the field curvature can be reduced.

【0045】図7及び図8に投影レンズ系12の第1の
数値実施例12Aの球面収差、非点収差、歪曲収差及び
横収差を示す。各収差図において、実線は波長642.0n
m、破線は波長532.0nm及び一点鎖線は波長460.0nmにお
ける値をそれぞれ示し、また、非点収差図においては、
細線はサジタル像面、太線はメリディオナル像面におけ
る上記各波長の値をそれぞれ示し、横収差図において、
左側のグラフはメリディオナル像面、左側のグラフはサ
ジタル像面における上記各波長の値をそれぞれ示すもの
である(後述する図10、図11、図14及び図15に
おいても同様)。尚、上記各収差図における値は、何れ
も、光軸を含む断面内での性能である(スキャンミラー
14のスキャン角が0°に相当)。
FIGS. 7 and 8 show the spherical aberration, astigmatism, distortion and lateral aberration of the first numerical embodiment 12A of the projection lens system 12. FIG. In each aberration diagram, the solid line is the wavelength 642.0n
m, the dashed line indicates the value at a wavelength of 532.0 nm and the dashed line indicates the value at a wavelength of 460.0 nm, respectively, and in the astigmatism diagram,
The thin line indicates the value of each wavelength on the sagittal image plane, and the thick line indicates the value of each wavelength on the meridional image plane.
The graph on the left shows the values of the wavelengths on the meridional image plane, and the graph on the left shows the values of the respective wavelengths on the sagittal image plane (the same applies to FIGS. 10, 11, 14, and 15 described later). Each of the values in the above aberration diagrams is a performance in a section including the optical axis (the scan angle of the scan mirror 14 is equivalent to 0 °).

【0046】図7の歪曲収差図に示すように、歪曲収差
は約1%である。また、各波長間のズレ量は0.08%
以下である。これは、画素0.5ピクセル分に相当す
る。
As shown in the distortion diagram of FIG. 7, the distortion is about 1%. The amount of deviation between the wavelengths is 0.08%
It is as follows. This corresponds to 0.5 pixel.

【0047】ところで、前述したように、具体的には、
上記投影レンズ系12の焦点距離fは30mmである。G
LV15の実像のサイズは27mmであり、これを、対角
50インチの縦横比9:16のスクリーン13上に投影
するとき、投影倍率Mは23倍となる。この投影倍率M
と上記焦点距離fとの関係から、概略の投影距離Mfは
690mmとなるので、図3に示すように、投影装置10
を、この投影距離Mf内に光路折り返しのための平面鏡
19を配置したリアプロジェクタ20に適用すると、リ
アプロジェクタとしての奥行きは、投影距離Mfの約半
分の350mm程度になると予想される。
By the way, as described above, specifically,
The focal length f of the projection lens system 12 is 30 mm. G
The size of the real image of the LV 15 is 27 mm, and when this is projected onto the screen 13 having a diagonal length of 50 inches and an aspect ratio of 9:16, the projection magnification M is 23 times. This projection magnification M
Since the approximate projection distance Mf is 690 mm from the relationship between the projection distance and the focal length f, as shown in FIG.
Is applied to the rear projector 20 in which the plane mirror 19 for turning the optical path is disposed within the projection distance Mf, the depth as the rear projector is expected to be about 350 mm, which is about half of the projection distance Mf.

【0048】実際には、投影装置10における実際の投
影距離Mfは、光軸上で第1レンズL1の面r1から計
って約570mmであった。従って、この投影距離Mf内
に1個の光路の折り返しのための平面鏡19を配置する
ことにより、奥行きが約360mm程度のリアプロジェク
タ20が実現可能であることが確認された。
Actually, the actual projection distance Mf of the projection device 10 is about 570 mm measured from the surface r1 of the first lens L1 on the optical axis. Therefore, it was confirmed that the rear projector 20 having a depth of about 360 mm can be realized by arranging the plane mirror 19 for turning back one optical path within the projection distance Mf.

【0049】また、図7の各収差図にも示すように、前
群GF及び後群GRの色収差は、符号が反対で、且つ、
その絶対値も個々に小さくなるように補正されており、
レーザー光を光源として使用した投影装置10に必要と
される青から赤までの波長範囲で、良好に色収差が補正
されていることが明らかである。
As shown in the aberration diagrams of FIG. 7, the chromatic aberrations of the front group GF and the rear group GR have opposite signs, and
The absolute values are also corrected so that they become smaller individually.
It is clear that chromatic aberration is well corrected in the wavelength range from blue to red, which is required for the projection apparatus 10 using laser light as a light source.

【0050】ところで、上記投影レンズ系12Aは、前
述のように全系の焦点距離fは30mmであり、前群GF
の焦点距離fa=51.22mm、後群GRの焦点距離f
b=−55.43mmであるから、これら前群GF及び後
群GRを薄肉レンズとして扱ったとき、前群GF及び後
群GRとの間のレンズ間隔dは、 1/f=1/fa+1/fb―d/fa/fb の関係から、d=90.43mmと算出される。また、倍
率Mが23倍の時の物体から像面までの距離をTとする
と、 0=d2―dT+T(fa+fb)+(M−1)2faf
b/M であるから、上記Tは837.7mmとなる。更に、物体
距離Sは、 S={(M−1)d+T}/{(M−1)―Md/f
a}=−80.2mm となる。上記結果から、像面距離S′は、 S′=T+S−d=667mm と計算される。
The projection lens system 12A has a focal length f of 30 mm as described above, and
Focal length fa = 51.22 mm, focal length f of rear group GR
Since b = −55.43 mm, when the front group GF and the rear group GR are treated as thin lenses, the lens distance d between the front group GF and the rear group GR is 1 / f = 1 / fa + 1 / From the relationship of fb-d / fa / fb, d is calculated as 90.43 mm. Further, assuming that the distance from the object to the image plane when the magnification M is 23 is T, 0 = d 2 −dT + T (fa + fb) + (M−1) 2 faf
Since b / M, the above T is 837.7 mm. Further, the object distance S is given by: S = {(M−1) d + T} / {(M−1) −Md / f
a} = − 80.2 mm. From the above result, the image plane distance S 'is calculated as S' = T + S-d = 667 mm.

【0051】従って、NA=0.2として瞳径を計算す
ると、半径で10.2mmとなる。スキャンミラー14は
これを受容しなくてはならないが、その慣性能率が大き
くなると発熱量が増大するという傾向がある。
Therefore, when the pupil diameter is calculated with NA = 0.2, the radius is 10.2 mm. The scan mirror 14 must accept this, but as its inertia ratio increases, the amount of heat generated tends to increase.

【0052】以下に示す投影レンズ系12の第2の数値
実施例12Bは、上記したように、瞳径が大きくなると
スキャンミラー14の発熱量が増大するということに鑑
み、瞳径を小さくするために全系の焦点距離fを20mm
にしたものである。
In the second numerical embodiment 12B of the projection lens system 12 described below, in order to reduce the pupil diameter in view of the fact that as the pupil diameter increases, the calorific value of the scan mirror 14 increases, as described above. 20mm focal length f
It was made.

【0053】図9に示すように、第2の数値実施例の投
影レンズ系12Bにおいて、前群GFは、色合成機構1
1の側(物体側)から順に、全体として正の屈折力を有
する第1レンズL1と第2レンズL2との接合レンズか
ら成る第1小群G1、負の屈折力を有する第3レンズL
3の第2小群G2、全体として正の屈折力を有する第4
レンズL4と第5レンズL5との接合レンズから成る第
3小群G3、正の屈折力を有する第6レンズL6の第4
小群G4とによって構成される。
As shown in FIG. 9, in the projection lens system 12B of the second numerical example, the front group GF is
In order from the first side (object side), a first small group G1 composed of a cemented lens of a first lens L1 and a second lens L2 having a positive refractive power as a whole, and a third lens L having a negative refractive power
3rd second subgroup G2, 4th having a positive refractive power as a whole
The third subgroup G3, which is a cemented lens of the lens L4 and the fifth lens L5, and the fourth subgroup G6, which has a positive refractive power,
And a small group G4.

【0054】また、後群GRは、負の屈折力を有する第
7レンズL7の第5小群G5、正の屈折力を有する第8
レンズL8の第6小群G6、負の屈折力を有する第9レ
ンズL9の第7小群G7、負の屈折力を有する第10レ
ンズL10の第8小群G8、負の屈折力を有する第11
レンズL11の第9小群G9によって構成される。
The rear group GR includes a fifth subgroup G5 of the seventh lens L7 having a negative refractive power and an eighth zoom lens having a positive refractive power.
The sixth subgroup G6 of the lens L8, the seventh subgroup G7 of the ninth lens L9 having a negative refractive power, the eighth subgroup G8 of the tenth lens L10 having a negative refractive power, the 11
The ninth subgroup G9 of the lens L11 is formed.

【0055】第2の数値実施例における投影レンズ系1
2Bは、物体距離10mm、物体側開口数0.2、物体高
さ(h/2)は13.5mm、倍率(M)は23倍、投影
距離570mm、像高311mmである。
Projection lens system 1 in the second numerical example
2B has an object distance of 10 mm, an object-side numerical aperture of 0.2, an object height (h / 2) of 13.5 mm, a magnification (M) of 23 times, a projection distance of 570 mm, and an image height of 311 mm.

【0056】以下の表4に上記投影レンズ系12を構成
するレンズの各種数値を示す。
Table 4 below shows various numerical values of the lenses constituting the projection lens system 12.

【0057】[0057]

【表4】 [Table 4]

【0058】上記表4において、「STO」と付記した
面r11は絞り面であって、「D」と付記したダミー面
r12にはスキャンミラー14が配設され、水平方向に
最大33.5光束が振られるようになっている。また、
「ASP」を付記した面r13及びr22は軸対象一般
非球面によって構成されている。
In Table 4, the surface r11 denoted by "STO" is a stop surface, and the scan mirror 14 is disposed on the dummy surface r12 denoted by "D", and a maximum of 33.5 light beams in the horizontal direction. Is to be shaken. Also,
The surfaces r13 and r22 to which "ASP" is added are constituted by axisymmetric general aspheric surfaces.

【0059】以下の、表5に上記面r13及びr22の
4次、6次、8次及び10次の非球面係数を示す。
Table 5 below shows the fourth, sixth, eighth and tenth order aspherical coefficients of the surfaces r13 and r22.

【0060】[0060]

【表5】 [Table 5]

【0061】また、第2の数値実施例における投影レン
ズ系12Bを構成する上記第1小群G1乃至第9小群G
9の各焦点距離f1乃至f9及び前群GF及び後群GR
の焦点距離fa、fbは、以下の表6に示すとおりであ
る。
Further, the first to ninth subgroups G1 to G constituting the projection lens system 12B in the second numerical embodiment.
9 and the front group GF and the rear group GR
Are as shown in Table 6 below.

【0062】[0062]

【表6】 [Table 6]

【0063】上記表6に示すように、前群GFのパワー
は、後群のパワーの約1.1倍(絶対値)となる。従っ
て、前記投影レンズ系12の第1の数値実施例12Aの
場合と同様に、前群GF及び後群GRのペッツバール和
は、絶対値が略等しいため、レンズ全系のペッツバール
和を等しく保つことができるので、像面湾曲を低減する
ことが可能である。
As shown in Table 6 above, the power of the front group GF is about 1.1 times (absolute value) the power of the rear group. Therefore, as in the case of the first numerical example 12A of the projection lens system 12, since the Petzval sum of the front group GF and the rear group GR has substantially the same absolute value, the Petzval sum of the entire lens system should be kept equal. Therefore, it is possible to reduce the field curvature.

【0064】図10及び図11に投影レンズ系12の第
2の数値実施例12Bの球面収差、非点収差、歪曲収差
及び横収差を示す。尚、上記各収差図における値は、何
れも、光軸を含む断面内での性能である(スキャンミラ
ー14のスキャン角が0°に相当)。
FIGS. 10 and 11 show the spherical aberration, astigmatism, distortion and lateral aberration of the second numerical embodiment 12 B of the projection lens system 12. Each of the values in the above aberration diagrams is a performance in a section including the optical axis (the scan angle of the scan mirror 14 is equivalent to 0 °).

【0065】図10の歪曲収差図に示すように、歪曲収
差は約2.5%である。また、各波長間のズレ量は0.
08%以下である。これは、画素0.5ピクセル分に相
当する。
As shown in the distortion diagram of FIG. 10, the distortion is about 2.5%. In addition, the amount of deviation between the wavelengths is 0.1.
08% or less. This corresponds to 0.5 pixel.

【0066】この第2の実施例における投影レンズ系1
2においても、投影装置10における実際の投影距離M
fは、光軸上で第1レンズL1の面r1から計って約5
70mmであった。従って、この投影距離Mf内に1個の
反射ミラー18を用いた投影装置10では、奥行きが約
360mm程度のリアプロジェクタが実現可能となる。
The projection lens system 1 according to the second embodiment
2, the actual projection distance M of the projection device 10
f is about 5 measured on the optical axis from the surface r1 of the first lens L1.
It was 70 mm. Therefore, with the projection device 10 using one reflection mirror 18 within the projection distance Mf, a rear projector having a depth of about 360 mm can be realized.

【0067】また、図10の各収差図にも示すように、
前群GF及び後群GRの色収差は、符号が反対で、且
つ、その絶対値も個々に小さくなるように補正されてお
り、レーザー光を光源として使用した投影装置10に必
要とされる青から赤までの波長範囲で、良好に色収差が
補正されていることが明らかである。
As shown in the aberration diagrams of FIG.
The chromatic aberrations of the front group GF and the rear group GR are corrected so that the signs are opposite and their absolute values are individually reduced, and the chromatic aberrations of the front group GF and the rear group GR are reduced from the blue required for the projection apparatus 10 using laser light as a light source. It is clear that chromatic aberration is well corrected in the wavelength range up to red.

【0068】ところで、上記投影レンズ系12は、前述
のように全系の焦点距離fは20mmであり、前群GFの
焦点距離fa=33.12mm、後群GRの焦点距離fb
=−36.53mmであるから、これら前群GF及び後群
GRを薄肉レンズとして扱ったとき、前群GF及び後群
GRとの間のレンズ間隔dは、 1/f=1/fa+1/fb―d/fa/fb の関係から、d=57.08mmと算出される。また、倍
率Mが23倍の時の物体から像面までの距離をTとする
と、 0=d2―dT+T(fa+fb)+(M−1)2faf
b/M であるから、上記Tは554.7mmとなる。更に、物体
距離Sは、 S={(M−1)d+T}/{(M−1)―Md/f
a}=−52.12mm となる。上記結果から、像面距離S′は、 S′=T+S−d=445.5 と計算される。
As described above, in the projection lens system 12, the focal length f of the entire system is 20 mm, the focal length fa of the front group GF = 33.12 mm, and the focal length fb of the rear group GR.
= −36.53 mm, when the front group GF and the rear group GR are treated as thin lenses, the lens interval d between the front group GF and the rear group GR is 1 / f = 1 / fa + 1 / fb. From the relationship of -d / fa / fb, d = 57.08 mm is calculated. Further, assuming that the distance from the object to the image plane when the magnification M is 23 is T, 0 = d 2 −dT + T (fa + fb) + (M−1) 2 faf
Since b / M, the above T is 554.7 mm. Further, the object distance S is given by: S = {(M−1) d + T} / {(M−1) −Md / f
a} = − 52.12 mm. From the above results, the image plane distance S 'is calculated as S' = T + S-d = 445.5.

【0069】従って、NA=0.2として瞳径を計算す
ると、半径で6.6mmとなる。前記第1の数値実施例1
2Aにおける瞳径は10.2mmであったから、その6
0%に縮小されていることが確認された。これは、大ま
かには、全系の焦点距離の比に相当する。
Therefore, when the pupil diameter is calculated with NA = 0.2, the radius is 6.6 mm. First Numerical Example 1
Because the pupil diameter at 2A was 10.2 mm,
It was confirmed that it was reduced to 0%. This roughly corresponds to the ratio of the focal length of the entire system.

【0070】ところで、上記数値実施例2における投影
レンズ係12Bは、最終レンズ(第11レンズ)L11
は肉厚の厚い非球面レンズであり、且つ、その前の第1
0レンズL10と密着し、接合色消しレンズの形状を為
すものである。上記接合レンズL10とL11とを非球
面ミラーに置き換えることが考えられる。
By the way, the projection lens unit 12B in the numerical example 2 is a final lens (eleventh lens) L11
Is a thick aspherical lens, and the first
It is in close contact with the zero lens L10 to form a cemented achromatic lens. It is conceivable to replace the cemented lenses L10 and L11 with an aspherical mirror.

【0071】以下の投影レンズ系12の第3の数値実施
例12Cは、図12に示すように、投影レンズ系の最終
面を非球面ミラーとしたものである。この第3の数値実
施例12Cにおいて、上記非球面ミラーは、光軸に垂直
に配置されているが、光軸に対して傾斜させて、光軸を
折り曲げる折り返しミラーとしての機能を兼ね備えさす
ことも可能である。
In the following third numerical example 12C of the projection lens system 12, as shown in FIG. 12, the last surface of the projection lens system is an aspherical mirror. In the third numerical example 12C, the aspherical mirror is disposed perpendicular to the optical axis. However, the aspherical mirror may be inclined with respect to the optical axis to also have a function as a folding mirror that bends the optical axis. It is possible.

【0072】図13に示すように、第3の数値実施例の
投影レンズ系12Cにおいて、前群GFは、色合成機構
11の側(物体側)から順に、全体として正の屈折力を
有する第1レンズL1と第2レンズL2との接合レンズ
から成る第1小群G1、正の屈折力を有する第3レンズ
L3の第2小群G2、全体として正の屈折力を有する第
4レンズL4と第5レンズL5との接合レンズから成る
第3小群G3、正の屈折力を有する凸レンズの第6レン
ズL6の第4小群G4とによって構成される。
As shown in FIG. 13, in the projection lens system 12C according to the third numerical example, the front group GF has a positive refractive power as a whole in order from the color combining mechanism 11 side (object side). A first small group G1 composed of a cemented lens of one lens L1 and a second lens L2, a second small group G2 of a third lens L3 having a positive refractive power, a fourth lens L4 having a positive refractive power as a whole, The third lens group G3 includes a cemented lens with the fifth lens L5, and the fourth lens group G4 includes a sixth lens L6, which is a convex lens having a positive refractive power.

【0073】また、後群GRは、負の屈折力を有する第
7レンズL7の第5小群G5、正の屈折力を有する第8
レンズL8の第6小群G6、負の屈折力を有する第9レ
ンズL9の第7小群G7、負の屈折力を有する非球面ミ
ラーREFLの第8小群G8によって構成される。
The rear group GR includes a fifth small group G5 of the seventh lens L7 having a negative refractive power and an eighth lens group having a positive refractive power.
A sixth subgroup G6 of the lens L8, a seventh subgroup G7 of the ninth lens L9 having a negative refractive power, and an eighth subgroup G8 of an aspherical mirror REFL having a negative refractive power.

【0074】第2の数値実施例における投影レンズ系1
2Cは、物体距離10mm、物体側開口数0.2、物体高
さ(h/2)は13.5mm、倍率(M)は23倍、投影
距離460mm、像高311mmである。
Projection lens system 1 in the second numerical example
In 2C, the object distance is 10 mm, the object-side numerical aperture is 0.2, the object height (h / 2) is 13.5 mm, the magnification (M) is 23 times, the projection distance is 460 mm, and the image height is 311 mm.

【0075】以下の表7に上記投影レンズ系12Cを構
成するレンズの各種数値を示す。
Table 7 below shows various numerical values of the lenses constituting the projection lens system 12C.

【0076】[0076]

【表7】 [Table 7]

【0077】上記表7において、「STO」と付記した
面r11は絞り面であって、「D」と付記したダミー面
r12にはスキャンミラー14が配設され、水平方向に
最大33.5光束が振られるようになっている。また、
「ASP」を付記した面r13及びr19は軸対象一般
非球面によって構成されている。
In Table 7 above, the surface r11 denoted by “STO” is a stop surface, and the scan mirror 14 is disposed on the dummy surface r12 denoted by “D”, and a maximum of 33.5 light beams in the horizontal direction. Is to be shaken. Also,
The surfaces r13 and r19 to which "ASP" is added are constituted by axially symmetric general aspheric surfaces.

【0078】以下の、表8に上記面r13及びr19の
4次、6次、8次及び10次の非球面係数を示す。
Table 8 below shows the fourth, sixth, eighth and tenth order aspherical coefficients of the surfaces r13 and r19.

【0079】[0079]

【表8】 [Table 8]

【0080】また、第3の数値実施例における投影レン
ズ系12Cを構成する上記第1小群G1乃至第8小群G
8の各焦点距離f1乃至f8及び前群GF及び後群GR
の焦点距離fa、fbは、以下の表9に示すとおりであ
る。
Further, the first to eighth subgroups G1 to G constituting the projection lens system 12C in the third numerical example are described.
8 and the front group GF and the rear group GR
Are as shown in Table 9 below.

【0081】[0081]

【表9】 [Table 9]

【0082】上記表9に示すように、前群GFのパワー
は、後群のパワーの約25.8倍(絶対値)となり、パ
ワーが前群GFに集中することとなる。
As shown in Table 9, the power of the front group GF is about 25.8 times (absolute value) the power of the rear group, and the power is concentrated on the front group GF.

【0083】図14及び図15に投影レンズ系12の第
3の数値実施例12Cの球面収差、非点収差、歪曲収差
及び横収差を示す。尚、上記各収差図における値は、何
れも、光軸を含む断面内での性能である(スキャンミラ
ー14のスキャン角が0°に相当)。
FIGS. 14 and 15 show the spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral aberration of the third numerical embodiment 12C of the projection lens system 12. FIG. Each of the values in the above aberration diagrams is a performance in a section including the optical axis (the scan angle of the scan mirror 14 is equivalent to 0 °).

【0084】図10の歪曲収差図に示すように、歪曲収
差は−2%である。また、各波長間のズレ量は0.08
%以下である。これは、画素0.5ピクセル分に相当す
る。
As shown in the distortion diagram of FIG. 10, the distortion is -2%. The amount of deviation between the wavelengths is 0.08
% Or less. This corresponds to 0.5 pixel.

【0085】上記投影レンズ系12の第1乃至第3の数
値実施例12A、12B、12Cにおいて、前記スキャ
ンミラー14で、水平方向に半画角で17.5°及び3
3.5°だけ光束を振った場合における投影レンズ系1
2の光学性能は、図7、図8、図10、図11、図14
及び図15に示す各収差図に示した光軸を含む断面内で
の性能(スキャン角0°)と遜色ないものである。
In the first to third numerical embodiments 12A, 12B, and 12C of the projection lens system 12, the scan mirror 14 has a horizontal half angle of view of 17.5 ° and 3 °.
Projection lens system 1 when light beam is swung by 3.5 °
2, the optical performance of FIG. 7, FIG. 8, FIG. 10, FIG.
And the performance (scan angle 0 °) in the section including the optical axis shown in each aberration diagram shown in FIG.

【0086】図16は、本発明投影装置10において、
スクリーン(像面)13上における主光線の位置(波
長:緑)を示すものである。即ち、図16は縦横比9:
16のスクリーン13の上半分を示しているが、その対
角位置でy方向には3%程度の歪曲収差が、x方向には
5%程度の歪曲収差が認められる。この時のスキャンミ
ラー13のスキャン角は、33.5°であるから、tan
33.5°=0.66となる。従って、もし、これが従
来の技術の欄で示したフロントプロジェクターの場合で
は、図21に示すように、y方向の歪曲収差は30%以
上になってしまうこととなる。
FIG. 16 shows a projection apparatus 10 according to the present invention.
It shows the position (wavelength: green) of the principal ray on the screen (image plane) 13. That is, FIG. 16 shows an aspect ratio of 9:
Although the upper half of the 16 screens 13 is shown, about 3% of distortion is observed in the diagonal position in the y direction and about 5% in the x direction. Since the scan angle of the scan mirror 13 at this time is 33.5 °, tan
33.5 ° = 0.66. Therefore, if this is the case of the front projector described in the section of the related art, the distortion in the y direction will be 30% or more, as shown in FIG.

【0087】本発明投影装置10は、レーザー光源16
と位相を変調させる回折格子状素子が一次元に配列され
て成る空間変調器(GLV)15とを有する色合成機構
11によって構成された縦又は横一列分の画像成分を含
む光束をスキャンミラー14による走査によってスクリ
ーン13上に画像として投影するものであり、物体側か
ら像面側へと順に、全体として正の屈折力を有する前群
GFと、全体として負の屈折力を有する後群GRとが間
に空気間隔を空けて配置されると共に、スキャンミラー
14が前群GF及び後群GRとの間の空気間隔に配置さ
れ、また、後群GRとスクリーン13との間の空気間隔
内に光路を折り曲げる反射ミラー18が少なくとも一個
配置されたものである。従って、スクリーンの端部にお
ける歪曲収差を悪化させずに焦点距離を短縮できるた
め、レーザー光源を使用したGLVプロジェクターを、
リアプロジェクターに適用することが可能になる。
The projection device 10 according to the present invention includes a laser light source 16.
And a scanning mirror 14 for converting a light flux including image components for one vertical or horizontal row, which is constituted by a color synthesizing mechanism 11 having a spatial modulator (GLV) 15 in which diffraction grating elements for modulating a phase are arranged one-dimensionally. Are projected as an image on the screen 13 by the scanning according to the order, from the object side to the image plane side, a front group GF having a positive refractive power as a whole, and a rear group GR having a negative refractive power as a whole. Are arranged with an air gap between them, the scan mirror 14 is arranged at an air gap between the front group GF and the rear group GR, and within the air gap between the rear group GR and the screen 13. At least one reflection mirror 18 for bending the optical path is arranged. Accordingly, the focal length can be reduced without deteriorating the distortion at the edge of the screen.
It can be applied to a rear projector.

【0088】尚、前記実施の形態において示した各部の
具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに当
たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、こ
れらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈される
ことがあってはならないものである。
The specific shapes and structures of the respective parts shown in the above-described embodiments are merely examples for embodying the present invention. The scope should not be construed as limiting.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上に説明したように本発明は、レーザ
ー光源と多数の空間変調素子が一列に並べられて成る空
間変調器を有する色合成機構によって構成された縦又は
横一列分の画像成分を含む光束をスキャンミラーによる
走査によってスクリーン上に画像として投影する投影装
置であって、物体側から像面側へと順に、前群及び後群
によって構成される投影レンズ系を、前群と後群との間
に空気間隔を空けて配置すると共に、スキャンミラーを
前群及び後群との間の空気間隔に配置したので、後群に
よって短焦点化したときに増大する歪曲収差を補正し
て、投影装置を投影距離の短いリアプロジェクターに適
用することができるようになる。
As described above, the present invention relates to a vertical or horizontal image component constituted by a color combining mechanism having a spatial light modulator having a laser light source and a number of spatial modulators arranged in a line. A projection lens system configured by a front lens group and a rear lens group in order from the object side to the image plane side. Since the scan mirror is arranged at the air interval between the front group and the rear group while disposing the air interval between the group, the distortion that increases when the focus is shortened by the rear group is corrected. Thus, the projection device can be applied to a rear projector having a short projection distance.

【0090】請求項2に記載した発明にあっては、前群
は全体として正の屈折力を有し、後群は全体として負の
屈折力を有するので、スクリーンの端部における歪曲収
差と色収差を悪化させずに焦点距離を短縮することがで
きる。
According to the second aspect of the present invention, the front group has a positive refractive power as a whole, and the rear group has a negative refractive power as a whole. Can be shortened without deteriorating the focal length.

【0091】請求項3に記載した発明にあっては、後群
とスクリーンとの間の空気間隔内に、光路を折り曲げる
反射ミラーを少なくとも一個配置したので、投影距離を
略半分にすることが可能になって、奥行きの短いリアプ
ロジェクターを実現することができる。
According to the third aspect of the present invention, since at least one reflecting mirror for bending the optical path is arranged in the air gap between the rear group and the screen, the projection distance can be reduced to approximately half. Thus, a rear projector with a short depth can be realized.

【0092】請求項4及び請求項7に記載した発明にあ
っては、後群を構成する各面には、少なくとも一つの非
球面が含まれているので、像面湾曲及び色収差を効果的
に補正することができる。
In the fourth and seventh aspects of the present invention, since each surface constituting the rear group includes at least one aspherical surface, field curvature and chromatic aberration can be effectively reduced. Can be corrected.

【0093】請求項5に記載した発明にあっては、前群
の屈折力を、絶対値で後群の屈折力の約1.1倍とした
ので、投影レンズ系のペッツバール和を小さく保つこと
ができ、像面湾曲をより低減することができるようにな
る。
According to the fifth aspect of the present invention, since the refractive power of the front group is set to about 1.1 times the refractive power of the rear group in absolute value, the Petzval sum of the projection lens system is kept small. And the field curvature can be further reduced.

【0094】請求項6に記載した発明にあっては、前群
及び後群が共に全体として正の屈折力を有し、後群の最
も像面側の面を非球面によって構成された反射面とした
ので、後群によって短焦点化したときに増大する歪曲収
差を補正して、投影装置を投影距離の短いリアプロジェ
クターに適用することができるようになる。
According to the sixth aspect of the present invention, both the front group and the rear group have a positive refractive power as a whole, and the most image-side surface of the rear group is an aspherical reflecting surface. Therefore, the distortion that increases when the focus is shortened by the rear lens group is corrected, and the projection apparatus can be applied to a rear projector having a short projection distance.

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

【図1】図2及び図16と共に本発明投影装置の実施の
形態を示すものであり、本図は投影装置を概略的に示す
水平断面図である。
FIG. 1 shows an embodiment of the projection apparatus of the present invention together with FIG. 2 and FIG. 16, and FIG. 1 is a horizontal sectional view schematically showing the projection apparatus.

【図2】投影装置の縦断面図であるFIG. 2 is a longitudinal sectional view of the projection device.

【図3】本発明投影装置をリアプロジェクターに適用し
た一例を概略的に示す縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing an example in which the projection apparatus of the present invention is applied to a rear projector.

【図4】投影レンズ系を概略的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing a projection lens system.

【図5】全体の3次元概念図である。FIG. 5 is an overall three-dimensional conceptual diagram.

【図6】図7及び図8と共に投影レンズ系の数値実施例
1を示すものであり、本図はレンズ構成を示す拡大断面
図である。
6 shows Numerical Example 1 of the projection lens system together with FIGS. 7 and 8, and FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a lens configuration.

【図7】球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion.

【図8】横収差を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing lateral aberration.

【図9】図10及び図11と共に投影レンズ系の数値実
施例2を示すものであり、本図はレンズ構成を示す拡大
断面図である。
FIG. 9 shows Numerical Example 2 of the projection lens system together with FIGS. 10 and 11, and FIG. 9 is an enlarged sectional view showing a lens configuration.

【図10】球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion.

【図11】横収差を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating lateral aberration.

【図12】図13乃至図15と共に投影レンズ系の数値
実施例2を示すものであり、本図は全体の拡大断面図で
ある。
12 shows Numerical Example 2 of the projection lens system together with FIG. 13 to FIG. 15, and FIG. 12 is an enlarged sectional view of the whole.

【図13】レンズ構成を示す拡大断面図である。FIG. 13 is an enlarged sectional view showing a lens configuration.

【図14】球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図で
ある。
FIG. 14 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion.

【図15】横収差を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing lateral aberration.

【図16】像面における主光線の位置を示す図であるFIG. 16 is a diagram showing a position of a chief ray on an image plane.

【図17】GLVの作動原理を概略的に示す図である。FIG. 17 is a diagram schematically showing the operation principle of the GLV.

【図18】図19乃至図21と共に従来のGLVを用い
た投影装置を示すものであり、本図は基本構成を概略的
に示す図である。
18 shows a projection apparatus using a conventional GLV together with FIGS. 19 to 21. FIG. 18 is a view schematically showing a basic configuration.

【図19】スクリーンへの画像の投影の原理を示す概略
的に図である。
FIG. 19 is a schematic diagram showing the principle of projection of an image on a screen.

【図20】スクリーンの両端部において、歪曲収差が発
生する様子を概略的に示す図である。
FIG. 20 is a diagram schematically showing how distortion occurs at both ends of the screen.

【図21】主光線の傾斜角と歪曲収差の発生程度との関
係を示すグラフである。
FIG. 21 is a graph showing a relationship between a tilt angle of a principal ray and a degree of occurrence of distortion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…投影装置、11…色合成機構、12…投影レンズ
系、15…空間変調器、16…レーザー光源、GF…前
群、GR…後群、REFL…非球面によって構成された
反射面
10 Projection device, 11 Color synthesis mechanism, 12 Projection lens system, 15 Spatial modulator, 16 Laser light source, GF Front group, GR Rear group, REFL Reflection surface composed of aspherical surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 21/14 G03B 21/14 Z 21/28 21/28 H04N 3/10 H04N 3/10 5/74 5/74 H 9/31 9/31 A C Fターム(参考) 2H041 AA16 AB12 AC06 AZ01 AZ05 AZ08 2H045 BA24 BA32 CA34 DA01 DA31 2H087 KA06 LA03 PA06 PA08 PA09 PA19 PA20 PB09 PB11 QA02 QA07 QA13 QA22 QA26 QA37 QA41 QA46 RA03 RA12 RA43 RA45 RA46 TA04 TA05 TA06 TA08 5C058 BA23 BA27 EA02 EA05 EA12 EA13 EA27 EA42 5C060 BA03 BA08 BB11 BC05 BD02 BE05 BE09 EA01 GA02 GB02 GB06 HC01 HC20 HC21 HD00 JA01 JB06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) G03B 21/14 G03B 21/14 Z 21/28 21/28 H04N 3/10 H04N 3/10 5/74 5 / 74 H 9/31 9/31 ACF term (reference) 2H041 AA16 AB12 AC06 AZ01 AZ05 AZ08 2H045 BA24 BA32 CA34 DA01 DA31 2H087 KA06 LA03 PA06 PA08 PA09 PA19 PA20 PB09 PB11 QA02 QA07 QA13 QA22 QA26 RA43 A RA45 RA46 TA04 TA05 TA06 TA08 5C058 BA23 BA27 EA02 EA05 EA12 EA13 EA27 EA42 5C060 BA03 BA08 BB11 BC05 BD02 BE05 BE09 EA01 GA02 GB02 GB06 HC01 HC20 HC21 HD00 JA01 JB06

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザー光源と位相を変調させる回折格
子状素子が一次元に配列されて成る空間変調器とを有す
る色合成機構によって構成された縦又は横一列分の画像
成分を含む光束をスキャンミラーによる走査によってス
クリーン上に画像として投影する投影装置であって、 物体側から像面側へと順に、前群及び後群によって構成
される投影レンズ系を、上記前群と後群との間に空気間
隔を空けて配置すると共に、 上記スキャンミラーを前群及び後群との間の空気間隔に
配置したことを特徴とする投影装置。
1. A light beam including image components for one vertical or horizontal line constituted by a color synthesizing mechanism including a laser light source and a spatial modulator in which diffraction grating elements for modulating a phase are arranged one-dimensionally. A projection device for projecting an image on a screen by scanning with a mirror, comprising: a projection lens system configured by a front group and a rear group in order from an object side to an image plane side; A projection mirror, wherein the scanning mirror is disposed at an air interval between the front group and the rear group.
【請求項2】 前群は全体として正の屈折力を有し、後
群は全体として負の屈折力を有することを特徴とする請
求項1に記載の投影装置。
2. The projection apparatus according to claim 1, wherein the front group has a positive refractive power as a whole, and the rear group has a negative refractive power as a whole.
【請求項3】 後群とスクリーンとの間の空気間隔内
に、光路を折り曲げる反射ミラーを少なくとも一個配置
したことを特徴とする請求項1に記載の投影装置。
3. The projection device according to claim 1, wherein at least one reflecting mirror for bending an optical path is arranged in an air space between the rear group and the screen.
【請求項4】 後群を構成する各面には、少なくとも一
つの非球面が含まれていることを特徴とする請求項1に
記載の投影装置。
4. The projection apparatus according to claim 1, wherein each surface constituting the rear group includes at least one aspheric surface.
【請求項5】 前群の屈折力を、絶対値で後群の屈折力
の約1.1倍としたことを特徴とする請求項1に記載の
投影装置。
5. The projection apparatus according to claim 1, wherein the refractive power of the front group is about 1.1 times the refractive power of the rear group in absolute value.
【請求項6】 前群及び後群が共に全体として正の屈折
力を有し、 後群の最も像面側の面を非球面によって構成された反射
面としたことを特徴とする請求項1に記載の投影装置。
6. The front group and the rear group both have a positive refractive power as a whole, and the surface of the rear group closest to the image plane is a reflecting surface formed by an aspherical surface. The projection device according to claim 1.
【請求項7】 後群を構成する各面には、少なくとも一
つの非球面が含まれていることを特徴とする請求項5に
記載の投影装置。
7. The projection apparatus according to claim 5, wherein each surface constituting the rear group includes at least one aspheric surface.
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