JP2006133312A - Mangin mirror and projector provided with mangin mirror - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マンジン鏡の製造方法及び該マンジン鏡を有するリアプロジェクタに関し、特に、複数のパーツからなるマンジン鏡、及び該マンジン鏡を用い、小型化を図ったプロジェクタに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a mangin mirror and a rear projector having the mangin mirror, and more particularly, to a mangin mirror composed of a plurality of parts and a projector that is miniaturized using the mangin mirror.
近年における投射型ディスプレーとしてのプロジェクタ装置には、リアプロジェクタ装置並びにフロントプロジェクタ装置がある。この内、リアプロジェクタ装置は、従来のCRTプロジェクタに替えて液晶プロジェクタを用いて拡大投射を行うものが主流になりつつある。そして、この液晶プロジェクタを用いたリアプロジェクタ装置は、その構造上、薄型化及び軽量化が求められている。 Projector devices as projection displays in recent years include a rear projector device and a front projector device. Among these, rear projector apparatuses are becoming mainstream that perform enlarged projection using a liquid crystal projector instead of a conventional CRT projector. A rear projector device using this liquid crystal projector is required to be thin and light due to its structure.
これを実現するため、リアプロジェクタ装置には結像光学系の工夫・改良が必要となってきている。リアプロジェクタの結像光学系のタイプとして、投射レンズと反射ミラーとを組み合わせた反射型結像光学系があり、球面乃至非球面の反射ミラーが用いられる。 In order to realize this, the rear projector apparatus needs to devise and improve the imaging optical system. As a type of imaging optical system of the rear projector, there is a reflection type imaging optical system in which a projection lens and a reflection mirror are combined, and a spherical or aspherical reflection mirror is used.
特許文献1では、光を投射する投射管と、投射管の前面に配置された光を拡大・投射する投射レンズと、拡大・投射された光を反射する反射鏡と、該反射鏡で反射された光を結像するスクリーンとを有するリアプロジェクタにおいて、投射管での光の走査を正方形とし、反射鏡として凹面反射鏡を配置することにより、光の利用効率を高め、かつ光学系のセットの高さ、特にスクリーン位置を下げたリアプロジェクタが提案されている。
In
特許文献2では、第1から第4の4つの反射鏡を備える反射型結像光学系において、第1反射鏡は、この第1反射鏡の凹状の曲面からなる反射面にて画像形成体からの光束を受けるように配設し、第2反射鏡は、この第2反射鏡の凸状の曲面から成る反射面を第1反射鏡からの光束に向けて配設し、第3反射鏡は、この第3反射鏡の凸状の曲面から成る反射面を第2反射鏡からの光束に向けて配設し、第4反射鏡は、この第4反射鏡の凸状の曲面から成る反射面を第3反射鏡からの光束に向けて配設することにより、反射鏡間の距離を短縮し、かつ各反射鏡の小型化を図ることができるので、光学系全体の大型化を抑えつつ高画角化を図ることができる反射型結像光学系が提案されている。
In
しかしながら、従来の反射型結像光学系には、曲面を有する反射ミラーが用いられており、マンジン鏡は使用されていない。マンジン鏡は、図7に示すように屈折面1と反射面2を有する。投射レンズから射出された光線3は、まず屈折面1に入射して屈折作用を受ける。次に、反射鏡2で反射し、再び屈折面1で屈折作用を受けるという光路を取る。反射面2は、平面でもよいが、曲面形状をとることにより、光束の進行方向の制御性及び集光性が向上する。
However, a conventional reflective imaging optical system uses a reflecting mirror having a curved surface, and a Mangin mirror is not used. The Mangin mirror has a refracting
このようにマンジン鏡は、光学的な機能を有する面を複数有するため、一般的な反射ミラーと比較して設計パラメータが多くなり、プロジェクタ装置の設計の自由度が広がる。
しかし、マンジン鏡を用いる場合、図8に示すように屈折面1において、光束が入射する領域と出射する領域は異なる方がよい。入射領域と出射領域が重なっていると、図9に示すように、出射領域と入射領域の境界を境に、出射領域から出射する光と入射領域から出射する光とが不連続になる。投射画像は、一般的にはこのような特異点をもたない連続的なものである。したがって、入射領域と出射領域とが重なると良好な投射画像を得ることができない。
However, when using a Mangin mirror, as shown in FIG. 8, it is preferable that the region where the light beam enters and the region where it exits are different on the refracting
よって、入射領域と射出領域とが光軸を境に分離した状態にするためには、屈折面から反射面までの光路長を長くする必要がある。具体的には、図10に示すように、屈折面から反射面までの距離が短いほど分離性が悪くなり、非常に浅い角度で入射させないと分離しなくなる。しかし、浅い角度で入射させるには、マンジン鏡を水平に近い状態に設置しなければならず、マンジン鏡から出射する光束は好ましい方向には向かず、光路の折り返し機能を果たせなくなる。よって、奥行きの薄いリアプロジェクタ装置を実現することが難しくなる。 Therefore, in order to make the incident area and the emission area separated from each other with the optical axis as a boundary, it is necessary to increase the optical path length from the refractive surface to the reflecting surface. Specifically, as shown in FIG. 10, the shorter the distance from the refracting surface to the reflecting surface, the worse the separation, and the light cannot be separated unless it is incident at a very shallow angle. However, in order to make the light incident at a shallow angle, the Mangin mirror has to be installed in a nearly horizontal state, and the light beam emitted from the Mangin mirror does not go in the preferred direction, and the optical path folding function cannot be performed. Therefore, it becomes difficult to realize a rear projector device with a small depth.
以上より、リアプロジェクタ装置にマンジン鏡を使用する場合、マンジン鏡には所定の肉厚が要求され、マンジン鏡を射出成形などの成形法によって作製する場合には、肉厚が厚くなるほど作製時間が長くなる。例えば、マンジン鏡の肉厚が2倍になると、成形に要する時間は2倍以上かかり、量産性がダウンする。 As described above, when a mangin mirror is used in the rear projector device, the mangin mirror is required to have a predetermined thickness. When the mangin mirror is manufactured by a molding method such as injection molding, the manufacturing time increases as the wall thickness increases. become longer. For example, when the thickness of the Mangin mirror is doubled, the time required for molding takes twice or more, and the mass productivity is reduced.
そこで、本発明は、マンジン鏡の中心を断面において、中心からマンジン鏡の端部へ向かって変化する肉厚の分布を測定し、測定された各部位の肉厚分布の1/2に相当する位置を求め、その位置をつないだ貼り合せ面の形状を確定し、貼り合せ面と屈折面を有する素子及び貼り合せ面と反射面を有する素子の形状を各々確定し、各素子をモールド成形等によって別々に成形し、最後に、各素子の貼り合せ面同士を張り合わせたマンジン鏡、及び該マンジン鏡を有するプロジェクタを提案することを目的としている。 Therefore, the present invention measures the thickness distribution that changes from the center to the end of the mangin mirror in the cross section of the center of the mangin mirror, and corresponds to 1/2 of the measured thickness distribution of each part. Determine the position, determine the shape of the bonding surface connecting the positions, determine the shape of the element having the bonding surface and the refracting surface, and the shape of the element having the bonding surface and the reflection surface, and mold each element, etc. The object is to propose a Mangin mirror in which the bonding surfaces of each element are bonded together, and a projector having the Mangin mirror.
請求項1記載の発明は、屈折面と反射面とを有するマンジン鏡において、前記屈折面を有する少なくとも1つの屈折素子と、前記反射面を有する反射素子とを有し、前記屈折素子と前記反射素子とを貼り合せたハイブリッド構造であることを特徴とする。
The invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載のマンジン鏡において、前記屈折素子及び前記反射素子の肉厚分布が等しいことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the Mangin mirror according to the first aspect, the thickness distributions of the refractive element and the reflective element are equal.
請求項3記載の発明は、請求項1記載のマンジン鏡において、前記張り合せ面が球面であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the Mangin mirror according to the first aspect, the bonding surface is a spherical surface.
請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項記載のマンジン鏡において、公差感度の大きい素子の肉厚分布が前記公差感度の小さい素子の肉厚分布より小さいことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the Mangin mirror according to any one of
請求項5記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項記載のマンジン鏡において、前記各素子の屈折率が異なることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the Mangin mirror according to any one of the first to fourth aspects, the refractive index of each element is different.
請求項6記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項記載のマンジン鏡において、前記各素子の材料分散値が異なることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the Mangin mirror according to any one of the first to fifth aspects, wherein the material dispersion value of each element is different.
請求項7記載のプロジェクタは、請求項1から6のいずれか1項記載のマンジン鏡を有することを特徴とする。 A projector according to a seventh aspect includes the Mangin mirror according to any one of the first to sixth aspects.
請求項8記載のプロジェクタは、前記プロジェクタがフロントプロジェクタであることを特徴とする。 The projector according to claim 8 is characterized in that the projector is a front projector.
請求項9記載のプロジェクタは、前記プロジェクタがリアプロジェクタであることを特徴とする。
The projector according to
本発明は、マンジン鏡の中心を断面において、中心からマンジン鏡の端部へ向かって変化する肉厚の分布を測定し、測定された各部位の肉厚分布の1/2に相当する位置を求め、その位置をつないだ貼り合せ面の形状を確定し、貼り合せ面と屈折面を有する素子及び貼り合せ面と反射面を有する素子の形状を各々確定し、各素子をモールド成形等によって別々に成形し、最後に、各素子の貼り合せ面同士を張り合わせることにより、マンジン鏡の厚肉化に伴う作製時間の増加も回避でき、かつ設計の自由度を確保できる。 The present invention measures the distribution of thickness changing from the center to the end of the mangin mirror in the cross section of the center of the mangin mirror, and positions corresponding to 1/2 of the measured thickness distribution of each part. Determine the shape of the bonding surface connecting the positions, determine the shape of the element having the bonding surface and the refracting surface and the shape of the element having the bonding surface and the reflection surface, and separately form each element by molding, etc. Finally, by sticking the bonding surfaces of the elements together, it is possible to avoid an increase in manufacturing time accompanying the increase in the thickness of the Mangin mirror, and to ensure a degree of design freedom.
以下に本発明の一実施形態であるマンジン鏡の作製方法及び該マンジン鏡を用いたリアプロジェクタについて説明する。 A method for manufacturing a mangin mirror and a rear projector using the mangin mirror according to an embodiment of the present invention will be described below.
図1及び2は、本実施形態に係るマンジン鏡の作製方法によって作成するマンジン鏡の断面図である。本実施形態に係るマンジン鏡は、マンジン鏡の屈折面1と反射面2が面の中心を通る法線9に対して対称となるように設計されている。該マンジン鏡を作製する際は、まず、法線9を含む断面における法線9からマンジン鏡の端部へ向かって変化する肉厚の分布を測定する。そして、測定された各部位の肉厚分布の1/2に相当する位置を求め、その位置をつないだ曲線を含む曲面又は球面を貼り合せ面10の形状を確定する。次に、貼り合せ面10と屈折面1を有する素子A、及び貼り合せ面10と反射面2を有する素子Bの形状を各々確定する。素子Aと素子Bは、モールド成形等によって別々に成形する。最後に、素子Aの貼り合せ面10と素子Bの貼り合せ面とを張り合わせることにより、マンジン鏡を作成する。
1 and 2 are cross-sectional views of a mangin mirror produced by the method for producing a mangin mirror according to the present embodiment. The Mangin mirror according to this embodiment is designed so that the
つまり、従来のマンジン鏡の作製方法においては、上述したようにマンジン鏡の肉厚が厚くなるにつれて、マンジン鏡の成形に長い時間を要していた。一方、本実施形態においては、肉厚の薄い複数の素子を組み合わせることにより、マンジン鏡を作成している。ここで、肉厚の厚いマンジン鏡の成形に要する時間よりも、肉厚の薄い各素子の成形に要する時間の方が短い。そのため、マンジン鏡を一工程で作製する従来の作製方法より、複数の素子を成形し、各素子を張り合わせることにより作成する本実施形態に係る作製方法の方が短時間でマンジン鏡を作成することができる。各素子をモールド成形にて作製する場合、材料として例えばゼオネックスを使用することが望ましい。 That is, in the conventional method for manufacturing a mangin mirror, as described above, as the thickness of the mangin mirror increases, it takes a long time to form the mangin mirror. On the other hand, in the present embodiment, a Mangin mirror is created by combining a plurality of thin elements. Here, the time required for forming each thin element is shorter than the time required for forming the thick mangin mirror. Therefore, the manufacturing method according to the present embodiment, in which a plurality of elements are formed and bonded together, is created in a shorter time than the conventional manufacturing method of manufacturing a mangin mirror in one step. be able to. When each element is manufactured by molding, it is desirable to use, for example, ZEONEX as a material.
また、図3に示すように、円弧10を以って貼り合せ面10を確定することもできる。具体的には、まず、法線9を含む断面に円弧10を規定し、その円弧10を有する曲面又は球面を貼り合せ面10とする。次に、貼り合せ面10と屈折面1を有する素子A、及び貼り合せ面10と反射面2を有する素子Bの形状を各々確定する。素子Aと素子Bは、モールド成形等によって別々に成形する。最後に、素子Aの貼り合せ面10と素子Bの貼り合せ面10とを張り合わせることにより、マンジン鏡を作成する。
In addition, as shown in FIG. 3, the
また、図4及び図5に示すように、3つの素子を貼り合わせて1つのマンジン鏡を作成することも可能である。なお、図5及び図3に示したように、貼り合せ面(10、11、12)の形状を球面として規定することにより、貼り合せ面(10、11、12)の形状が単純になり、各素子の成形に要する時間を短縮することができる。 Further, as shown in FIGS. 4 and 5, it is possible to create one mangin mirror by bonding three elements. As shown in FIGS. 5 and 3, by defining the shape of the bonding surface (10, 11, 12) as a spherical surface, the shape of the bonding surface (10, 11, 12) becomes simple, The time required for molding each element can be shortened.
また、シミュレーションにより理想的な屈折面1から曲率を変えた場合の屈折角の変化(以下、公差感度とする)と、理想的な反射面2から曲率を変えた場合の反射角の変化(以下、公差感度とする)とを比較し、公差感度が大きい方の面と同様の形状(屈折面1又は反射面2と平行な面)を貼り合せ面10とする。公差感度が大きい方の面と貼り合せ面10との形状を同形状とすることにより、公差感度が大きい方の面と貼り合せ面10とが平行となり、各素子に要求される作製精度のバランスを向上させることができる。
Also, a change in refraction angle when the curvature is changed from the ideal refracting
また、各素子に屈折率の異なる材料を用いることにより、入射光に対し各素子において異なる屈折力を与えることができ、設計の自由度をあげることができる。さらに、各素子に異なる材料分散値を有する材料を選択することにより、色収差を補正することができる。 Further, by using materials having different refractive indexes for each element, different refractive powers can be given to the incident light in each element, and the degree of freedom in design can be increased. Furthermore, chromatic aberration can be corrected by selecting materials having different material dispersion values for each element.
次に、本実施形態に係るマンジン鏡を有するリアプロジェクタ装置について図6を用いて説明する。なお、本実施形態においては、リアプロジェクタに該マンジン鏡を使用した例について説明するが、フロントプロジェクタ等の他のプロジェクタに利用することも可能である。 Next, a rear projector apparatus having a Mangin mirror according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, an example in which the Mangin mirror is used for a rear projector will be described. However, it can be used for other projectors such as a front projector.
図6に示すリアプロジェクタ装置は、投射レンズ4、反射ミラー5、本実施形態に係るマンジン鏡6、反射ミラー7、スクリーン8とを有する。反射ミラー5の設置角度を調整することにより、マンジン鏡6への光の入射角度を変化させることができ、かつリアプロジェクタ装置の奥行きを短くすることができる。
The rear projector device shown in FIG. 6 includes a projection lens 4, a
1 屈折面
2 反射面
3 光線
4 投射レンズ
5 反射ミラー
6 マンジン鏡
7 反射ミラー
8 スクリーン
9 法線
10、11、12 貼り合せ面
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記屈折面を有する少なくとも1つの屈折素子と、
前記反射面を有する反射素子とを有し、
前記屈折素子と前記反射素子とを貼り合せたハイブリッド構造であることを特徴とするマンジン鏡。 In a Mangin mirror having a refracting surface and a reflecting surface,
At least one refractive element having the refractive surface;
A reflective element having the reflective surface;
A Mangin mirror having a hybrid structure in which the refractive element and the reflective element are bonded together.
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