JP2007192856A - Projection type image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ライトバルブから射出された光画像をスクリーンに向けて拡大投写してスクリーンに画像を表示する投写型画像表示装置に関するものである。 The present invention relates to a projection-type image display apparatus that displays an image on a screen by enlarging and projecting a light image emitted from a light valve toward the screen.
従来の投写型画像表示装置は、画面中心の主光線がスクリーンにほぼ垂直に入射する中心投写型の構成を採用することによって、スクリーンに直交する方向の奥行き寸法を小さくする薄型化を実現している。このため、スクリーンの背後にパワーを持たない背面ミラーを設け、この背面ミラーにより投写光を反射させてスクリーンに投写するように構成されている。このような構成を採用する場合、更なる薄型化を実現するためには、光学系を広角化する方法と、背面ミラーをスクリーンに対して平行に近づける方法とが考えられるが、いずれの方法も投写光学系と投写光との干渉が生じるため、更なる薄型化を実現することはできない。 Conventional projection-type image display devices achieve a thin profile that reduces the depth dimension in the direction perpendicular to the screen by adopting a central projection-type configuration in which the principal ray at the center of the screen enters the screen almost perpendicularly. Yes. For this reason, a rear mirror having no power is provided behind the screen, and the projection light is reflected by the rear mirror and projected onto the screen. In the case of adopting such a configuration, in order to realize further thinning, a method of widening the optical system and a method of bringing the rear mirror close to parallel to the screen can be considered. Since the projection optical system and the projection light interfere with each other, further reduction in thickness cannot be realized.
この改善策として、ライトバルブを光軸からオフセットして配置し、ライトバルブの画像をスクリーンに対して斜め方向から拡大投写することにより薄型化する構成が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。このような構成では、中心投写型に比べ、極めて大きい投写画角の投写光学系が必要とされ、広角化に伴う色収差の低減のため、色収差を生じない反射ミラーを用いることが有利とされており、例えば、特許文献1に示されるように、複数枚の反射ミラーのみで構成されたものが提案されている。また、特許文献2又は特許文献3に示されるように、投写光学系を、屈折レンズ群とパワーを持つ反射ミラーとで構成するものも提案されている。
As an improvement measure, a configuration has been proposed in which the light valve is arranged offset from the optical axis, and the light valve image is enlarged and projected from an oblique direction with respect to the screen to reduce the thickness (for example,
しかし、前記斜め投写の構成の場合、ライトバルブに入射する照明光と、ライトバルブで反射されて、投写光学系に向かう投写光との干渉を避けるため、ライトバルブを屈折レンズ群の光軸からある一定量以上オフセットして配置する必要がある。そしてこの場合、ライトバルブのオフセット量を大きくするほど、投写画像寸法とライトバルブの寸法との比で表される投影倍率に応じて、投写画像と屈折レンズ群の光軸とのオフセット量も増大するため、装置の下端から画面下端までの、画像を表示しないスクリーン下の部分の高さの高さが増大し、装置が必要以上に大型化する問題があった。 However, in the case of the oblique projection configuration, in order to avoid interference between the illumination light incident on the light valve and the projection light reflected by the light valve and traveling toward the projection optical system, the light valve is separated from the optical axis of the refractive lens group. It is necessary to arrange them offset by a certain amount or more. In this case, as the offset amount of the light valve is increased, the offset amount between the projected image and the optical axis of the refractive lens group is increased in accordance with the projection magnification represented by the ratio between the projected image size and the light valve size. For this reason, there is a problem in that the height of the lower part of the screen where no image is displayed from the lower end of the apparatus to the lower end of the screen increases, and the apparatus becomes larger than necessary.
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、装置が奥行き方向に薄型で、スクリーン下の部分の高さの小さい投写型画像表示装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a projection image display apparatus in which the apparatus is thin in the depth direction and the height of the portion under the screen is small. And
本発明の投写型画像表示装置は、光源を含む照明光学系と、前記照明光学系からの光を、光画像として射出するライトバルブと、前記ライトバルブから射出された前記光画像を拡大投写する投写光学系と、前記投写光学系で拡大された光画像が投写されるスクリーンとを有し、前記投写光学系は、前記ライトバルブからの光画像を拡大する屈折レンズ群と、前記屈折レンズ群からの光画像を拡大反射するパワーを持つパワーミラーとを有し、前記ライトバルブは、該ライトバルブの中心位置を前記屈折レンズ群の光軸から所定の方向にオフセットして配置され、前記ライトバルブの対角寸法をDlとし、前記ライトバルブの前記オフセット方向の辺の寸法をHlとし、前記スクリーン上の投写画像の対角寸法をDiとし、前記ライトバルブの中心から前記屈折レンズ群の光軸までの距離をLlとし、前記スクリーン上の投写画像の中心から前記屈折レンズ群の光軸までの距離をLiとしたときに、前記投写光学系は、以下の条件式
0.8≦Li/{(Di/Dl)・Ll}<1.0
Li/{Hl・(Di/Dl)}>0.5
Ll/Hl≧0.54
を満足することを特徴としている。
The projection-type image display apparatus of the present invention enlarges and projects the illumination optical system including a light source, a light valve that emits light from the illumination optical system as a light image, and the light image emitted from the light valve. A projection optical system; and a screen on which a light image enlarged by the projection optical system is projected. The projection optical system includes a refractive lens group for expanding a light image from the light valve; and the refractive lens group. A power mirror having a power for enlarging and reflecting a light image from the light valve, and the light valve is disposed with a center position of the light valve offset from a light axis of the refractive lens group in a predetermined direction. The diagonal dimension of the bulb is D1, the side dimension of the light valve in the offset direction is H1, the diagonal dimension of the projected image on the screen is Di, and the light valve When the distance from the center to the optical axis of the refractive lens group is L1, and the distance from the center of the projected image on the screen to the optical axis of the refractive lens group is Li, the projection optical system has the following conditions: Formula 0.8 ≦ Li / {(Di / Dl) · Ll} <1.0
Li / {Hl · (Di / Dl)}> 0.5
Ll / Hl ≧ 0.54
It is characterized by satisfying.
本発明の投写型画像表示装置によれば、装置の奥行きを薄く、かつ、装置のスクリーン下の部分高さを小さくすることができる。 According to the projection type image display apparatus of the present invention, the depth of the apparatus can be reduced and the partial height under the screen of the apparatus can be reduced.
実施の形態1.
以下に、本発明の実施の形態1に係る投写型画像表示装置100を、図1〜図9を参照しながら説明する。
Hereinafter, a projection type
図1は、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100の内部構成及び光路を示す側面図である。図1に示されるように、投写型画像表示装置100は、光源1と、光源1から射出された照明光を集光等する光学系(例えば、照明レンズ系、球面ミラー、非球面ミラー、平面ミラー等の中の一又は複数の部材を含む。)2と、入力映像信号に基づく画像を表示し、光学系2を通過した照明光を受けて光画像(投写光)を射出するライトバルブ3と、ライトバルブ3から射出された光画像を拡大する屈折レンズ群4と、屈折レンズ群4によって拡大された光画像を拡大投写するパワーを持つパワーミラー5と、パワーミラー5で反射された光画像が投写されて画像を表示する透過型のスクリーン6とを有している。ここで、光源1及び光学系2は、照明光学系を構成する。図1は、スクリーン6が水平方向(図1における左方向)を向き、光源1、光学系2、ライトバルブ3、投写レンズ群4、及びパワーレンズ5がスクリーン6の下側に配置された場合を示す。ただし、光源1、光学系2、ライトバルブ3、投写レンズ群4、及びパワーレンズ5を、スクリーン6の上側、スクリーン6に向かって左側、又はスクリーン6に向かって右側のいずれかに配置することも可能である。
FIG. 1 is a side view showing an internal configuration and an optical path of the projection type
屈折レンズ群4及びパワーミラー5は、投写光学系を構成する。光源1としては、ランプ及びランプからの光を反射させる凹面鏡から構成されたもの、半導体発光素子から構成されたものがある。
The
ライトバルブ3は、入力映像信号に基づいて光を強度変調することによって光画像を射出する光学素子であり、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD:Texas Instruments Incorporated(TI)社の登録商標)である。DMDは、それぞれ個別に角度変更可能な複数の微小ミラーを有し、入力映像信号に基づいて個々の微小ミラーの角度を変更する。DMDは、光学系2を通過した光をそれぞれの微小ミラーで反射して、空間的に強度変調された投写光を光画像として射出する。ライトバルブ3は、液晶表示素子等の他の光空間変調素子とすることもできる。ただし、以下の説明においては、ライトバルブ3がDMDである場合を説明する。
The
図1において、横方向に延びる点線10は、屈折レンズ群4の光軸を示す。また、図1において、実線21は、ライトバルブ3の上端から射出し、屈折レンズ群4を透過してパワーミラー5に向かう主光線を示し、実線22は、ライトバルブ3の中心から射出し、屈折レンズ群4を透過してパワーミラー5に向かう主光線を示し、実線23はライトバルブ3の下端から射出し、屈折レンズ群4を透過してパワーミラー5に向かう主光線を示す。また、図1において、実線31は、ライトバルブ3の上端から射出し、屈折レンズ群4を透過してパワーミラー5に入射し、パワーミラー5により反射された主光線を示し、この主光線31は、スクリーン6上における投写画像の下端を表示する。また、図1において、実線32は、ライトバルブ3の中央から射出し、屈折レンズ群4を透過してパワーミラー5に入射し、パワーミラー5により反射された主光線であり、この主光線32は、スクリーン6上における投写画像の中心を表示する。さらに、図1において、実線33は、ライトバルブ3の上端から射出し、屈折レンズ群4を透過してパワーミラー5に入射し、パワーミラー5により反射された主光線であり、この主光線33は、スクリーン6上で投写画像の上端を表示する。
In FIG. 1, a
また、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100においては、ライトバルブ3は、その中心が、スクリーン6を水平方向(図1における横方向)に向けて投写型画像表示装置100を設置した場合において、屈折レンズ群4の光軸10から鉛直下方向(図1における下方向)にオフセットした位置になるように、配置されている。このような位置関係は、後述する図7に示されている。
Further, in the projection type
図2は、投写型画像表示装置100のライトバルブ3及び屈折レンズ群4の構成を示す断面図である。図2に示されるように、投写型画像表示装置100は、ライトバルブ3(図2におけるOBJ)と、表面S1,S2を持つ平板状の光学系と、屈折レンズ群4とを有している。屈折レンズ群4は、10枚のレンズ(ライトバルブ2側から表面S3、S4、S6〜S21で示される)と、開口絞りSTO(S5)とを有している。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the
表1は、投写型画像表示装置100の光学系の光学データを示す。また、表2〜表4は、投写型画像表示装置100の屈折レンズ群4のレンズ表面S3,S20,S21の光学データを示す。また、表5は、投写型画像表示装置100のパワーミラー5の表面(ミラー面)S22の光学データを示す。
Table 1 shows optical data of the optical system of the projection type
表1において、Surfは各面を示し、各面は記号又は番号で区別されている。Surf欄において、OBJはライトバルブ3を示し、IMAはスクリーン6を示し、S22はパワーミラー5のミラー面を示し、S1〜S21は各レンズの表面に対してライトバルブ6側から順に付された面番号に相当する。また、表1において、Radiusは各構成の曲率半径(mm)を示し、Thicknessは面間隔(mm)を示し、ndはd線(波長587.6nm)における屈折率を示し、vdはアッベ数を示す。また、STO(面番号で表記する場合にはS5)は絞りを示す。また、パワーミラー5のミラー面は、Mirrorと表記している。なお、面間隔の数値に付記されたマイナス(−)符号は、当該面が反射面であることを意味している。
In Table 1, Surf indicates each surface, and each surface is distinguished by a symbol or a number. In the Surf column, OBJ indicates the
表1において、面番号であるS3,S20に付された記号「*」は、当該レンズ表面S3,S20がそれぞれ非球面であることを示す。これらレンズ表面S3,S20の非球面形状は、以下の式(1)によって定義される。なお、式(1)において、Z1(r)は、投写レンズ群4の光軸10から半径r離れた位置におけるサグ(sag)量を示す。また、cはレンズ表面の頂点における曲率を示し、kはコーニック係数を示し、Aiはi次(i=1,…)の非球面係数を示す。
Z1(r)
=c・r2/[1+{1−(1+k)c2・r2}1/2]+ΣAi・ri …(1)
In Table 1, the symbol “*” attached to the surface numbers S3 and S20 indicates that the lens surfaces S3 and S20 are aspherical surfaces, respectively. The aspheric shapes of these lens surfaces S3 and S20 are defined by the following equation (1). In the equation (1), Z1 (r) represents a sag amount at a position away from the
Z1 (r)
= C · r 2 / [1+ {1- (1 + k) c 2 · r 2 } 1/2 ] + ΣA i · r i (1)
また、表1において、面番号であるS21,S22に付された記号「**」は、当該レンズ表面S21及びパワーミラー表面S22が自由曲面であることを示す。これらレンズ表面S21及びパワーミラー表面S22の自由曲面形状は、以下の式(2)によって定義される。式(2)において、Z2(x,y)は、投写レンズ群4又は屈折レンズ群4の光軸から水平方向にx、鉛直方向にy(鉛直上方を正とする)だけ離れた位置におけるサグ量を示す。また、
r=(x2+y2)1/2
であり、cはレンズ表面又はパワーミラー表面の点における曲率であり、kはコーニック係数であり、Biはi次(i=1,…)の非球面係数であり、Cjkはxj・yk(j=1,…、k=1,…)の自由曲面係数である。
Z2(r)
=c・r2/[1+{1−(1+k)c2・r2}1/2]+ΣBi・ri
+ΣCjk・xj・yk …(2)
In Table 1, the symbol “**” attached to the surface numbers S21 and S22 indicates that the lens surface S21 and the power mirror surface S22 are free-form surfaces. The free curved surface shapes of the lens surface S21 and the power mirror surface S22 are defined by the following equation (2). In Expression (2), Z2 (x, y) is a sag at a position away from the optical axis of the
r = (x 2 + y 2 ) 1/2
Where c is the curvature at a point on the lens surface or power mirror surface, k is the conic coefficient, B i is the i-th order (i = 1,...) Aspheric coefficient, and C jk is x j. It is a free-form surface coefficient of y k (j = 1,..., k = 1,...).
Z2 (r)
= C · r 2 / [1+ {1− (1 + k) c 2 · r 2 } 1/2 ] + ΣB i · r i
+ ΣC jk · x j · y k (2)
また、表2及び表3は、非球面であるレンズ表面S3,S20のそれぞれにおける、コーニック係数k及び非球面係数Aiを示している。また、表4及び表5は、自由曲面であるレンズ表面S21及びパワーミラー表面S22のそれぞれにおける、コーニック係数k、非球面係数Bi及び自由曲面係数Cjkを示している。 Tables 2 and 3 show the conic coefficient k and the aspheric coefficient A i for each of the lens surfaces S3 and S20 which are aspherical surfaces. Tables 4 and 5 show the conic coefficient k, the aspheric coefficient B i, and the free-form surface coefficient C jk for each of the lens surface S21 and the power mirror surface S22 that are free-form surfaces.
なお、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100において、パワーミラー5の光軸は、屈折レンズ群4の光軸10から鉛直上方向にオフセット量3.10mmだけ偏心している。ここで、「パワーミラー5の光軸」とは、式(2)の右辺から第3項
ΣCjk・xj・yk
を除いた式、すなわち、以下に示す回転対称形状の式
Z3(r)=c・r2/[1+{1−(1+k)c2・r2}1/2]+ΣBi・ri
の光軸である。
In the projection
, I.e., the following rotationally symmetric shape Z3 (r) = c · r 2 / [1+ {1− (1 + k) c 2 · r 2 } 1/2 ] + ΣB i · r i
Is the optical axis.
図3は、屈折レンズ群の光軸に対するDMD中心位置のオフセット量がゼロである比較例におけるDMDの動作を説明するための図である。図3において、符号40はDMDのミラー表面(基準面)を、符号41はOFF状態の微小ミラーを、符号42はON状態の微小ミラーを示す。また、図3において、破線50は照明光学系(図1における構成1及び2)の光軸を、実線51は照明光を、破線60は照明光の光軸50がON状態の微小ミラー42により反射された投写光の光軸を、実線61は照明光がON状態の微小ミラー42により反射され、投写レンズ群4の入射瞳方向に向かう投写光を示す。また、図3において、破線70は照明光がOFF状態の微小ミラー41により反射され、投写に寄与しないOFF光の光軸を、実線71はOFF光を示す。また、図3において、角度αはDMDのティルト角(すなわち、基準面40に対する微小ミラーの角度)を示す。また、角度βは照明光51が照明光学系の光軸とのなす最大の角度、及び、投写光61が投写光の光軸とのなす最大の角度を示す。また、角度γは照明光の光軸50と投写光の光軸60とのなす角度を示す。なお、投写光の光軸60は、図1における投写レンズ群4の光軸10と同一である。DMDは、ON状態にある微小ミラー42が、照明光51を投写光学系の入射瞳方向に反射し、反射された投写光61は、投写光学系を構成する屈折レンズ群4に入射して、屈折及び透過を繰り返し、パワーミラー5によりスクリーン6の方向に反射され、スクリーン6に画像が表示される。なお、OFF状態の微小ミラー41で反射されたOFF光71は、投写光学系に入射せず、画像形成には寄与しない。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the DMD in the comparative example in which the offset amount of the DMD center position with respect to the optical axis of the refractive lens group is zero. In FIG. 3, reference numeral 40 denotes a DMD mirror surface (reference plane), reference numeral 41 denotes an OFF-state micromirror, and reference numeral 42 denotes an ON-state micromirror. In FIG. 3, the
一般に、投写光学系の明るさを示す指標として、FナンバーFnoが用いられる。FナンバーFnoは、投写光61の角度βを用いて、次式(3)で表される。
Fno=1/(2・sinβ) …(3)
高輝度の投写型画像表示装置を得るためには、投写光学系のFナンバー小さくする、すなわち、投写光61の角度βを大きくする必要がある。しかし、DMDのオフセット量が0の場合に、照明光51と投写光61との重なりを避けるためには、投写光61の角度βは、DMDのティルト角αより大きくすることはできない。現行のDMDのティルト角αは12°であり、ティルト角αと投写光の角度βが等しいとするとき、投写光学系のFナンバーは約2.4となる。
In general, the F number Fno is used as an index indicating the brightness of the projection optical system. The F number Fno is expressed by the following equation (3) using the angle β of the projection light 61.
Fno = 1 / (2 · sin β) (3)
In order to obtain a high-brightness projection type image display apparatus, it is necessary to reduce the F number of the projection optical system, that is, to increase the angle β of the projection light 61. However, when the DMD offset amount is 0, the angle β of the projection light 61 cannot be larger than the tilt angle α of the DMD in order to avoid the overlap of the illumination light 51 and the projection light 61. The tilt angle α of the current DMD is 12 °, and when the tilt angle α is equal to the angle β of the projection light, the F number of the projection optical system is about 2.4.
図4は、全反射プリズムを使用した比較例の構成及び照明光と投写光の光路を示す図である。通常、DMDのオフセット量が0の場合には、全反射プリズムを用いて、照明光と投写光とを分離する方法が採用される。図4に示される全反射プリズム80は、第1のプリズム81と、第2のプリズム82とを、第1のプリズム81の傾斜面と第2のプリズム82の傾斜面を対向させて配置している。照明光90は、全反射プリズム80を構成する第1のプリズム81に入射する。第1のプリズム81に入射した照明光90は、照明光90と傾斜面83とのなす角度が臨界角より大きくなるよう、傾斜面83の角度が設定されているため、傾斜面83により全反射作用を受けて、DMD3に入射し、DMDのティルト角に応じて進行方向を変えて反射した後、再び第1のプリズム81に入射する。このとき、投写光91と傾斜面83とのなす角度が臨界角以下となるため、投写光91は傾斜面83を透過し、投写光91はプリズム82を透過して、投写光学系を構成する投写レンズの入射瞳に向かう。通常、投写レンズの入射瞳は、無限遠に設定される。しかし、全反射プリズムを使用する場合、OFF光のプリズム内における散乱による迷光等が原因で投写画像のコントラストが劣化しやすい。また、全反射プリズムは高価であり、装置のコストアップ要因ともなる。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a comparative example using a total reflection prism and the optical paths of illumination light and projection light. Normally, when the DMD offset amount is 0, a method of separating illumination light and projection light using a total reflection prism is employed. In the
図5は、屈折レンズ群4の光軸10に対するDMD中心位置のオフセット量が大きい実施の形態1におけるDMDの動作を説明するための図である。なお、実施の形態1を示す図5において、比較例を示す図4に示される構成等と同一又は対応する構成等には同じ符号を付す。DMDの中心位置を屈折レンズ群4の光軸10に対して図1における下方向にオフセットした場合、DMDで反射された投写光の光軸60は、DMDの基準面40の法線方向に対して、オフセット量と投写光学系入射瞳位置に応じた、ある角度を有することになる。DMDに入射する照明光の光軸50とDMDの基準面40の法線方向とのなす角は、図3に示すDMDのオフセット量が0の場合よりも、大きくなる。そのため、照明光51の光軸と投写光61の光軸のなす角度が大きくなり、照明光51と投写光61とを大きく分離できる。さらに、照明光51や投写光61と、OFF光71との分離角も大きくなる。よって、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100においては、照明光51と投写光61とを分離するための、図4に示されるような全反射プリズムを使用する必要がない。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the DMD in
図6は、全反射プリズムを使用しない実施の形態1の場合の、照明光と投写光の光路を示す図である。DMDを大きくオフセットした実施の形態1の場合には、全反射プリズムを用いることなく、照明光と投写光を分離することが可能となる。図6において、図4に示される構成等と同一又は対応する構成等には、同じ符号を付す。図6において、符号92は、投写光学系の入射瞳を示す。このような構成の場合には、投写光90と照明光91との分離が容易であり、また、投写光学系の入射瞳92は、DMDに比較的近い場所に設定できることから、投写光学系の入射瞳径が小さくなるため、投写光学系を小型化でき、より低コストなレンズとすることができるとともに、画像に寄与しない不要光の、投写光学系への入射を低減でき、高コントラストな投写画像を得ることができる。よって、ライトバルブをオフセットすることにより、投写型画像表示装置の薄型化が可能になるとともに、低コスト化、高コントラスト化を図ることもできる。
FIG. 6 is a diagram showing optical paths of illumination light and projection light in the case of
しかし、ライトバルブ3のオフセット量が大きくなると、スクリーン6上の投写画像のオフセット量も大きくなり、結果として、投写型画像表示装置の下端からスクリーン3上の投写画像の下端までの高さ、すなわち、スクリーン下の部分が大きくなってしまう。この点について以下に説明する。
However, when the offset amount of the
通常、投写光学系の倍率は、物体のサイズと像のサイズとの比により表される。これに対応して、一般に画像投写においては、投写倍率Mは、投写画像の対角寸法Diと、ライトバルブ3の対角寸法Dlを用いて、次式(4)で表される。
M=Di/Dl …(4)
ライトバルブの対角寸法Dlは、通常1インチから0.5インチ程度、投写画像対角寸法Diは、通常40インチから80インチ程度で、投写倍率Mは、一般に50倍〜100倍程度である。投写型画像表示装置100においては、ライトバルブの対角寸法Dlは0.79インチであり、投写画像の対角寸法Diは66.34インチであり、投写倍率Mは約84倍である。
Usually, the magnification of the projection optical system is represented by the ratio between the size of the object and the size of the image. Correspondingly, in image projection, the projection magnification M is generally expressed by the following equation (4) using the diagonal dimension Di of the projected image and the diagonal dimension Dl of the
M = Di / Dl (4)
The diagonal dimension Dl of the light valve is usually about 1 inch to 0.5 inch, the projected image diagonal dimension Di is usually about 40 inches to 80 inches, and the projection magnification M is generally about 50 to 100 times. . In the projection type
また、一般に、歪曲が十分に補正された投写光学系においては、物体面上に置かれた、屈折レンズ群4の光軸10からの高さyの物体は、像面上で、屈折レンズ群の光軸からの高さM・yの大きさに結像される。よって、ライトバルブのオフセット量Llを大きくすると、投写倍率Mに応じて、投写画像のオフセット量Liも増大し、それらの関係は、次式(5)で表される。
Li=M・Ll …(5)
In general, in a projection optical system in which distortion is sufficiently corrected, an object placed on the object plane and having a height y from the
Li = M · Ll (5)
以上のことから、通常、照明光と投写光とを分離するために、ライトバルブのオフセット量をある一定値、最低でもDMDの短辺の0.5倍より大きくする必要があり、それに伴い、投写画像のオフセット量も大きくなり、結果として装置の下端から投写画像下端までの高さが大きくなっていた。この領域は、投写型画像表示装置として有効な機能を果たさない、不必要な領域であり、装置の小型化の点からも、この高さをできるだけ小さくすることが望ましい。 From the above, in order to separate the illumination light and the projection light, it is usually necessary to make the offset amount of the light valve a certain value, at least larger than 0.5 times the short side of the DMD. The offset amount of the projected image is also increased, and as a result, the height from the lower end of the apparatus to the lower end of the projected image is increased. This area is an unnecessary area that does not perform an effective function as a projection type image display apparatus, and it is desirable to make this height as small as possible from the viewpoint of miniaturization of the apparatus.
次に、投写型画像表示装置100の投写光学系の作用について説明する。図7は、図1に示される投写型画像表示装置100の構成を概略的に示す図である。図7において、Llはライトバルブ3の中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離を示し、Liは投写画像の画面中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離を示し、Pは投写画像下端と屈折レンズ群4の光軸10との距離を示している。なお、符号106、131、132、133は、同一条件における、従来の投写光学系に対応したスクリーン6、及びパワーミラー5からスクリーン6に向かう光線を示し、実施の形態1における、符号6、31、32、33にそれぞれ対応している。図7において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
Next, the operation of the projection optical system of the projection type
前記のように、屈折レンズ群4の光軸10からオフセットされたDMD3から斜め上方に射出された投写光は、屈折レンズ群4により屈折して透過した後に、パワーミラー5で反射・拡大され、スクリーン6に入射し、画像が投影される。
As described above, the projection light emitted obliquely upward from the
一般に、投写光学系の歪曲は、各主光線の屈折レンズ群の光軸10からの高さが高くなる位置に素子を配置して補正することが有効である。従来の投写光学系においては、パワーミラー5の形状を、屈折レンズ群の光軸10を中心とする回転対称な非球面形状とすることで補正可能であり、投写画像の画面中心と屈折レンズ群の光軸10との距離は、式(5)により表される。
In general, it is effective to correct distortion of the projection optical system by disposing an element at a position where the height of each principal ray from the
それに対し、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100においては、パワーミラー5の形状を、自由曲面形状として自由度を追加し、歪曲補正能力に加え、鉛直方向の画面位置を制御する機能を付加したので、DMD3を射出する各主光線のスクリーン到達位置を、通常の投写倍率で決まる到達位置よりも、屈折レンズ群4の光軸10により近い位置となるよう制御することができ、画面下端から屈折レンズ群4の光軸10までの距離Pを小さくすることが可能である。
On the other hand, in the projection type
屈折レンズ群4は、最もパワーミラー5に近いレンズ面を自由曲面形状とし、歪曲補正と画面位置制御を優先しているパワーミラー5で発生した諸収差を良好に補正している。屈折レンズ群4のレンズ構成は、8群10枚であり、従来の投写型画像表示装置と同等の構成が可能である。
The
実施の形態1に係る投写型画像表示装置100は、以下の条件式(6)〜(8)を満足する。
0.8≦Li/{(Di/Dl)・Ll}<1.0 …(6)
Li/{Hl・(Di/Dl)}>0.5 …(7)
Ll/Hl≧0.54 …(8)
The projection type
0.8 ≦ Li / {(Di / Dl) · Ll} <1.0 (6)
Li / {Hl · (Di / Dl)}> 0.5 (7)
Ll / Hl ≧ 0.54 (8)
条件式(6)は、DMD中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Llと投写倍率M(=Di/Dl)とに基づいて計算される、従来の投写光学系により投影される投写画像中心と屈折レンズ群の光軸との距離(M・Ll)に対する、投写型画像表示装置により投影される、投写画像中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Liの割合であるLi/{(Di/Dl)・Ll}の適正範囲を示している。
Conditional expression (6) is calculated based on the distance Ll between the center of the DMD and the
条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}が、下限値0.8を下回ると、画面中心位置が、投写倍率Mに基づいて計算される、従来の投写光学系により投影される画面位置よりも、大幅に光軸10に近づくことになり、パワーミラー5による画面位置制御が困難になり、また、それにより発生する諸収差を、屈折レンズ群4で補正することが困難になる。また、この場合には、屈折レンズ群4から射出する主光線23とスクリーン6との干渉が生じてしまう。
When Li / {(Di / Dl) · Ll} in conditional expression (6) falls below the lower limit of 0.8, the center position of the screen is calculated based on the projection magnification M and projected by the conventional projection optical system. Therefore, it is difficult to correct the various aberrations generated by the
また、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}が、上限値1.0を上回ると、従来の投写光学系よりも投写画像中心位置が屈折レンズ群4の光軸10から遠ざかることとなり、装置が大型化してしまう。
Further, when Li / {(Di / Dl) · Ll} in the conditional expression (6) exceeds the upper limit value 1.0, the center position of the projected image is more than the
条件式(7)は、画面位置の光軸10からの位置関係を規定しており、屈折レンズ群4の光軸10から画面中心までの距離Liに対する、画面の鉛直方向の寸法{Hl・(Di/Dl)}の比が0.5より大きいこと、すなわち、画面全体が投写光学系の鉛直上方に位置することが必要であることを意味する。
Conditional expression (7) defines the positional relationship of the screen position from the
もし、条件式(7)におけるLi/{Hl・(Di/Dl)}が、下限値0.5以下となると、スクリーン6と投写光路又は投写光学系との干渉が生じてしまう。
If Li / {Hl · (Di / Dl)} in conditional expression (7) is lower than 0.5, the interference between the
条件式(8)は、ライトバルブ3のオフセット量Llを規定しており、オフセット量Llに対するライトバルブの短辺Hlの比が、0.54以上であることを意味する。
Conditional expression (8) defines the offset amount Ll of the
もし、条件式(8)におけるLl/Hlが下限値0.54より小さくなると、オフセット量Llが小さくなりすぎ、画面位置が屈折レンズ群4の光軸10に近づき過ぎるため、スクリーン6と投写光路又は投写光学系との干渉が生じてしまう。また、この場合には、照明光と投写光の分離も困難になってしまう。
If Ll / Hl in the conditional expression (8) becomes smaller than the lower limit value 0.54, the offset amount Ll becomes too small and the screen position becomes too close to the
なお、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100においては、投写光学系のFナンバーは3.5であり、DMD中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Llは7.2mmであり、投写倍率M=Di/Dlは83.87倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Liは550mmである。また、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}は0.91であり、条件式(7)におけるLi/{Hl・(Di/Dl)}は0.67であり、条件式(8)におけるLl/Hlは0.73である。また、TV歪曲は0.12%以下であり、上限の許容値の目安である1%程度よりも十分に小さい。
In the projection type
また、図8及び図9は、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±5mmである。本出願の収差図において、横軸(PY、PX)は瞳座標を表し、縦軸(EX、EY)は収差を表す。また、PY−EYの図はタンジェンシャル方向、PX−EXの図はサジタル方向の瞳座標と収差の関係をそれぞれ表す。また、収差図は、3つの波長(実線は波長460nm、細かい破線は波長546nm、粗い破線は波長650nm)の光についてプロットされている。
8 and 9 are aberration diagrams of the projection-type
以上に説明したように、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100によれば、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。また、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100によれば、非球面形状のレンズに加え、レンズ表面及びパワーミラー5の表面に自由曲面形状を採用しているので、パワーミラー5により発生する収差を良好に補正することができる。
As described above, according to the projection-type
実施の形態2.
以下に、本発明の実施の形態2に係る投写型画像表示装置200を、図10〜図13を参照しながら説明する。
Hereinafter, a projection type
図10は、実施の形態2に係る投写型画像表示装置200の内部構成及び光路を示す側面図である。図10において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図11は、投写型画像表示装置200のライトバルブ3及び屈折レンズ群4の構成を示す断面図である。図11において、図2に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
FIG. 10 is a side view showing an internal configuration and an optical path of the projection type
表6は、投写型画像表示装置200の光学系の光学データを示す。また、表7〜表9は、投写型画像表示装置200の屈折レンズ群4のレンズ表面S3,S20,S21の光学データを示す。また、表10は、投写型画像表示装置200のパワーミラー5の表面(ミラー面)S22の光学データを示す。表6〜表10における光学データの記載方法は、実施の形態1において説明された表1〜表5における光学データの記載方法と同じである。
Table 6 shows optical data of the optical system of the projection type
なお、実施の形態2に係る投写型画像表示装置200において、パワーミラー5の光軸は、屈折レンズ群4の光軸10から鉛直上方向にオフセット量3.10mmだけ偏心している。ここで、「パワーミラー5の光軸」とは、式(2)の右辺から第3項を除いた上記式Z3(r)の光軸である。
In the projection
実施の形態2に係る投写型画像表示装置200は、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100において、DMD寸法及び投写画像寸法、屈折レンズ群4の構成枚数等の条件を同一にしたまま、さらにパワーミラー5の画面位置制御を高め、投写画像を屈折レンズ群4の光軸10に近づくようにシフトさせた構成である。パワーミラー5のサイズも同一としながら、投写画像と、屈折レンズ群4を射出した主光線23との干渉が生じない程度に、できるだけ投写画像を屈折レンズ群4の光軸10に近づけている。
The projection type
なお、実施の形態2に係る投写型画像表示装置200においては、投写光学系のFナンバーは3.5であり、DMD中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Llは7.2mmであり、投写倍率M=Di/Dlは83.87倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Liは520mmである。また、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}は、0.86であり、条件式(7)におけるLi/{Hl・(Di/Dl)}は、0.63であり、条件式(8)におけるLl/Hlは、0.73である。また、TV歪曲は0.13%以下であり、上限の許容値の目安である1%程度よりも十分に小さい。また、図12及び図13は、投写型画像表示装置200の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±5mmである。
In the projection type
以上に説明したように、実施の形態2に係る投写型画像表示装置200によれば、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。
As described above, according to the projection type
なお、実施の形態2において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。 In the second embodiment, points other than those described above are the same as those in the first embodiment.
実施の形態3.
以下に、本発明の実施の形態3に係る投写型画像表示装置300を、図14〜図17を参照しながら説明する。
A projection type
図14は、実施の形態3に係る投写型画像表示装置300の内部構成及び光路を示す側面図である。図14において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図15は、投写型画像表示装置300のライトバルブ3及び屈折レンズ群4の構成を示す断面図である。図15において、図2に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
FIG. 14 is a side view showing an internal configuration and an optical path of the projection type
表11は、投写型画像表示装置300の光学系の光学データを示す。また、表12〜表14は、投写型画像表示装置300の屈折レンズ群4のレンズ表面S3,S20,S21の光学データを示す。また、表15は、投写型画像表示装置300のパワーミラー5の表面(ミラー面)S22の光学データを示す。表11〜表15における光学データの記載方法は、実施の形態1において説明した表1〜表5における光学データの記載方法と同じである。
Table 11 shows optical data of the optical system of the projection type
なお、実施の形態3に係る投写型画像表示装置300において、パワーミラー5の光軸は、屈折レンズ群4の光軸10から鉛直上方向にオフセット量4.23mmだけ偏心している。ここで、「パワーミラー5の光軸」とは、式(2)の右辺から第3項を除いた上記式Z3(r)の光軸である。
In the projection type
実施の形態3に係る投写型画像表示装置300は、実施の形態2に係る投写型画像表示装置200において、DMD寸法及び投写画像寸法、屈折レンズ群4の構成枚数等の条件を同一にしたまま、投写光学系のFナンバーをより大きくしたものであり、さらにパワーミラー5の画面位置制御を高め、投写画像を屈折レンズ群4の光軸10に近づくようにシフトさせた構成である。
The projection type
一般的に、画像投写装置用の光源1には、超高圧水銀ランプが多く使用される。超高圧水銀ランプは、発光効率が良く、短アークギャップのものを使用すれば、光利用効率も比較的良くできる。しかし、現状の超高圧水銀ランプの寿命は十分に長くなく、輝度を上げるために、ランプの出力を上げると、さらに寿命が短くなる。また、光源から広い角度空間に渡って光が放射されるため、集光効率及び光利用効率の向上には限界があり、投写型画像表示装置の更なる高輝度化を図るには問題点もある。
Generally, an ultra-high pressure mercury lamp is often used as the
そこで、ランプに代わる光源として、LEDやレーザのような固体光源を用いることも可能である。LEDの場合、光源から放出される光の発散角は大きいが、長寿命である点が有利である。一方、レーザは、光源から放射される光の発散角が小さいものを使用すれば、ランプと比べて、極めて光利用効率を高くできる。また、レーザの寿命は、ランプの寿命に比べても格段に長い。さらに、照明系及び投写光学系のFナンバーも小さくできることから、装置を小型化できるメリットもある。 Therefore, it is possible to use a solid light source such as an LED or a laser as a light source instead of the lamp. In the case of an LED, the divergence angle of light emitted from the light source is large, but it is advantageous in that it has a long lifetime. On the other hand, if a laser having a small divergence angle of light emitted from the light source is used, the light utilization efficiency can be made extremely higher than that of the lamp. In addition, the lifetime of the laser is much longer than that of the lamp. Further, since the F number of the illumination system and the projection optical system can be reduced, there is an advantage that the apparatus can be downsized.
前述の通り、パワーミラー5のサイズが大きいほうが、歪曲補正及び画面位置制御の自由度が上がるため有利である。また、パワーミラー5をより大きくすることで、歪曲補正及び画面位置制御のみならず、非点収差や像面湾曲等の諸収差の補正にも自由度を割り当てることができ、屈折レンズ群4の収差補正の負担を軽減でき、屈折レンズ群4の構成の簡素化が図れるとともに、総合的な結像性能を向上することができる。
As described above, the larger size of the
一方、パワーミラー5は、サイズが大きいため、生産性を考慮すると、樹脂のモールド成型で製作することが望ましい。しかし、モールド成型の場合、金型への樹脂充填の際の均一性、冷却時間、ヒケ等による形状誤差といった要因により、成型体が大きくなるに従って製造誤差が増大し、製造コストも増大する。このような観点から、パワーミラー5はできる限り小さいほうが望ましい。
On the other hand, since the
また、画面位置を屈折レンズ群4の光軸10に近づける際、投写画像の下端と屈折レンズ群4から射出される主光線23との干渉を避ける必要がある。パワーミラー5のサイズが大きくなると、主光線23はより屈折レンズ群4の光軸10から鉛直上方に離れる。このため、屈折レンズ群4から射出されパワーミラー5に向かう主光線23と、スクリーン6に向かう投写画像下端との干渉が生じやすくなる。よって、より画面位置を屈折レンズ群4の光軸10に近づける点からも、パワーミラー5のサイズは小さいほうが望ましい。
Further, when bringing the screen position close to the
一般に、投写光学系のFナンバーが小さくなるほど、良好な結像性能及び歪曲性能を確保することが難しくなり、それらを確保するために、投写光学系の大型化や構成の複雑化を招く。実施の形態3に係る投写型画像表示装置300においては、光源1としてレーザ等の固体光源を使用することによって、投写光学系のFナンバーを大きくしているため、結像性能を確保しやすく、屈折レンズ群4のサイズを小さくでき、屈折レンズ群4を構成する個々のレンズの曲率も小さくでき構成を簡略にできる。また、パワーミラー5の小型化も図れる。よって、投写画像下端との干渉も生じにくく、スクリーン6下の部分の高さをより一層小さくすることができる。
In general, as the F number of the projection optical system becomes smaller, it becomes difficult to ensure good imaging performance and distortion performance, and in order to ensure them, the projection optical system becomes larger and the configuration becomes complicated. In the projection type
なお、実施の形態3に係る投写型画像表示装置300においては、DMD中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Llは7.2mmであり、投写倍率M=Di/Dlは83.87倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸10との距離Liは490mmである。また、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}は0.81であり、条件式(7)におけるLi/{Hl・(Di/Dl)}は0.59であり、条件式(8)におけるLl/Hlは0.73である。また、TV歪曲は0.15%以下であり、上限の許容値の目安である1%程度よりも十分に小さい。また、図16及び図17は、投写型画像表示装置300の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±5mmである。
In the projection type
以上に説明したように、実施の形態3に係る投写型画像表示装置300によれば、簡略な構成としつつ、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。
As described above, according to the projection-type
なお、実施の形態3において、上記以外の点は、上記実施の形態1又は2の場合と同じである。 In the third embodiment, points other than those described above are the same as those in the first or second embodiment.
実施の形態4.
以下に、本発明の実施の形態4に係る投写型画像表示装置400を、図18及び図19を参照しながら説明する。
Hereinafter, a projection type
図18及び図19は、本発明の実施の形態4に係る投写型画像表示装置400の内部構成及び光路を示す側面図である。図18は、スクリーン6を水平方向(図18における左方向)に向けて投写型画像表示装置400を設置した場合の投写型画像表示装置400の内部構成及び光路を示す。また、図19は、投写型画像表示装置400をスクリーンに向かって正面から見た場合の内部構成及び光路を示す。図18及び図19において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
18 and 19 are side views showing an internal configuration and an optical path of the projection type
実施の形態4に係る投写型画像表示装置400は、屈折レンズ群4からパワーミラー5に至る光路の途中に、屈折レンズ群4からの光画像の進行方向を折り返す2枚の平面ミラー8,7を介在させた点が、上記実施の形態1に係る投写型画像表示装置100と相違する。図18及び図19に示されるように、平面ミラー7は、スクリーン6とパワーミラー5との間に配置され、平面ミラー8は、パワーミラー5の鉛直上方に配置されている。なお、実施の形態4においては、平面ミラー8,7を介在させずに、屈折レンズ群4からパワーミラー5に至る光路を直線とみなした場合において、前記条件式(6)〜(8)を満足させるように照明光学系(光源1及び光学系2)、ライトバルブ3、屈折レンズ群4、パワーミラー5、及びスクリーン6を配置している。
The projection-type
平面ミラー7は、スクリーン6面に対して平行な水平軸に対して、反射面を鉛直上方に向けて傾いて配置され、平面ミラー8は、スクリーン6中心を通る鉛直面に対して、反射面を鉛直下向に向けて傾いて配置されている。投写型画像表示装置400は、屈折レンズ群4から射出され、平面ミラー8により反射された投写光は、平面ミラー7により反射され、さらにパワーミラー5により反射され、スクリーン6に向かう投写光を横切るように構成されている。また、このように構成することで、屈折レンズ群4を、その光軸がスクリーン面と略並行となるよう、パワーミラー5の鉛直上方であってスクリーン6の背面側に配置して、装置の筐体内にコンパクトに収納できるように構成されている。
The
平面ミラー面8の法線と、水平面とのなす角度(°)(上方を正方向とする)をθ1とすると、投写型画像表示装置400は、以下の条件式(9)を満足することが望ましい。
22<θ1<37 …(9)
If the angle (°) between the normal line of the
22 <θ1 <37 (9)
条件式(9)において、角度θ1が下限値22°を下回ると、平面ミラー8から平面ミラー7に向かう光線と、パワーミラー5との干渉が生じてしまう。また、角度θ1が上限値37°を上回ると、屈折レンズ群4及び平面ミラー8と、パワーミラー5からスクリーン6に向かう投写光との干渉が生じてしまう。
In the conditional expression (9), when the angle θ1 is less than the
なお、実施の形態4に係る投写型画像表示装置400における屈折レンズ群4及びパワーミラー5の形状等の光学的特性は、実施の形態1に係る投写型画像表示装置100に関して示された表1〜表5の光学データと同じである。
The optical characteristics such as the shapes of the
以上に説明したように、実施の形態4に係る投写型画像表示装置400によれば、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。
As described above, according to the projection type
なお、実施の形態4において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。 The fourth embodiment is the same as the first embodiment except for the points described above.
また、実施の形態4における平面ミラー7,8を、実施の形態1以外の実施の形態の構成に適用することも可能である。 In addition, the plane mirrors 7 and 8 in the fourth embodiment can be applied to the configurations of the embodiments other than the first embodiment.
実施の形態5.
以下に、本発明の実施の形態5に係る投写型画像表示装置500を、図20及び図21を参照しながら説明する。
Hereinafter, a projection type
図20及び図21は、本発明の実施の形態5に係る投写型画像表示装置500の内部構成及び光路を示す側面図である。図20は、スクリーン6を水平方向(図20における左方向)に向けて投写型画像表示装置500を設置した場合の投写型画像表示装置500の内部構成及び光路を示す。また、図21は、投写型画像表示装置500をスクリーンに向かって正面から見た場合の内部構成及び光路を示す。図20及び図21において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
20 and 21 are side views showing an internal configuration and an optical path of a projection type
実施の形態5に係る投写型画像表示装置500は、屈折レンズ群4からパワーミラー5に至る光路の途中に、屈折レンズ群4からの光画像の進行方向を折り返す1枚の平面ミラー7を介在させた点が、上記実施の形態1に係る投写型画像表示装置100と相違する。図20及び図21に示されるように、平面ミラー7は、スクリーン6とパワーミラー5との間に配置されている。なお、実施の形態5においては、平面ミラー7を介在させずに、屈折レンズ群4からパワーミラー5に至る光路を直線とみなした場合において、前記条件式(6)〜(8)を満足させるように照明光学系1,2、ライトバルブ3、及び屈折レンズ群4を配置している。
The projection-type
平面ミラー7は、スクリーン面に対して平行な水平軸に対して、反射面を鉛直上方に向けて傾いて配置され、屈折レンズ群4を射出した投写光が、平面ミラー7により反射された後、さらにパワーミラー5により反射され、スクリーン6に向かう投写光を横切るように構成されている。このように構成することで、屈折レンズ群4を、パワーミラー5の鉛直上方に配置して、装置の筐体内にコンパクトに収納することができる。
The
また、投写型画像表示装置500は、条件式(9)を満足することが望ましい。条件式(9)において、角度θ1が下限値22°を下回ると、屈折レンズ群4を射出して平面ミラー7に向かう光線と、パワーミラー5との干渉が生じてしまう。また、角度θ1が上限値37°を上回ると、屈折レンズ群4と、パワーミラー5を射出してスクリーン6に向かう投写光との干渉が生じてしまう。
In addition, it is desirable that the projection type
なお、実施の形態5に係る投写型画像表示装置500における屈折レンズ群4及びパワーミラー5の形状等の光学的特性は、実施の形態2に係る投写型画像表示装置200に関して示された表6〜表10の光学データと同じである。
The optical characteristics such as the shapes of the
以上に説明したように、実施の形態5に係る投写型画像表示装置500によれば、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。
As described above, according to the projection type
なお、実施の形態5において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。 In the fifth embodiment, points other than those described above are the same as in the first embodiment.
また、実施の形態4における平面ミラー7を、実施の形態1以外の実施の形態の構成に適用することも可能である。
In addition, the
実施の形態6.
以下に、本発明の実施の形態6に係る投写型画像表示装置600を、図22〜図29を参照しながら説明する。
Hereinafter, a projection type
図22は、実施の形態6に係る投写型画像表示装置600の内部構成及び光路を示す側面図である。図22において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図23は、投写型画像表示装置600のライトバルブ3及び屈折レンズ群4の構成を示す断面図である。図23において、図2に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
FIG. 22 is a side view showing an internal configuration and an optical path of projection type
表16は、投写型画像表示装置600の光学系の光学データを示す。また、表17〜表19は、投写型画像表示装置600の屈折レンズ群4のレンズ表面S3,S20,S21の光学データを示す。また、表20は、投写型画像表示装置600のパワーミラー5の表面(ミラー面)S22の光学データを示す。表16〜表20における光学データの記載方法は、表1〜表5における光学データの記載方法と同じである。
Table 16 shows optical data of the optical system of the projection type
なお、実施の形態6に係る投写型画像表示装置600において、ライトバルブ3は、屈折レンズ群4の光軸10とライトバルブ3表示面を拡張した平面との交点を含む水平軸(光軸10に直交する方向の水平軸であって、図22が描かれている紙面に垂直な方向の軸)を中心として、ライトバルブ3の画面上辺を表示する部分(図22における下側)が屈折レンズ群4を構成するレンズから遠ざかる方向に2.71°回転して(すなわち、図23におけるOBJの下部を左に移動させた姿勢で)配置されている。
In the projection type
ここで、ライトバルブ3を回転して配置する実施の形態6に係る投写型画像表示装置600の効果について説明する。図24は、図7において破線で示した従来の光学系において、パワーミラー5を、面頂点を含みスクリーン面に対して平行な水平軸を中心にして、パワーミラー5の上部がスクリーン6に近づく方向に回転させた比較例の場合の構成を示す図である。この場合、画面位置は、従来よりも屈折レンズ群4の光軸10に近づけることができるが、画面上方部がよりパワーミラー5からより遠ざかる方向に結像面が傾き、さらに、図25に示すような、画面上方に凸となるような形状の歪曲が生じてしまう。
Here, the effect of the projection type
図26には、図24において、ライトバルブ3を、屈折レンズ群4の光軸10とライトバルブ3表示面を拡張した平面との交点を含む、図26の紙面に垂直な方向の水平軸を中心として、ライトバルブ3の画面上辺を表示する部分(図26におけるライトバルブ3の下側)が屈折レンズ群4を構成するレンズから遠ざかる方向に回転して配置した構成を示す図である。
In FIG. 26, the horizontal axis in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 26 including the intersection of the
この構成においては、ライトバルブ3の表示面の中でも、屈折レンズ群4の光軸10に沿った距離で、屈折レンズ群4に対して遠い部分ほど、パワーミラー5により近い位置に結像されるため、従来例を示す図24で発生した結像面の傾きが補正できる。同時に、図27で示すように、歪曲のない画像を投写することもできる。
In this configuration, in the display surface of the
以上に説明したように、ライトバルブ3を、屈折レンズ群4の光軸10とライトバルブ3表示面を拡張した平面との交点を含む、図26の紙面に垂直な方向の水平軸を中心として、回転して配置した構成にすることで、より良好な結像性能及び歪曲性能が実現できる。
As described above, the
なお、投写型画像表示装置600においては、投写光学系のFナンバーは5であり、DMD中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Llは7.2mmであり、投写倍率M=Di/Dlは83.87倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸10との距離Liは477.1mmである。また、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}は0.79であり、条件式(7)におけるLi/{Hl・(Di/Dl)}は0.58であり、条件式(8)におけるLl/Hlは0.73である。また、TV歪曲は0.35%以下であり、上限の許容値の目安である1%程度よりも十分に小さい。また、図28及び図29は、投写型画像表示装置600の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±5mmである。
In the projection type
以上に説明したように、実施の形態6に係る投写型画像表示装置600によれば、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。
As described above, according to the projection type
なお、実施の形態6において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。 In the sixth embodiment, points other than those described above are the same as those in the first embodiment.
また、実施の形態6におけるライトバルブ3の配置を、実施の形態6以外の他の実施の形態の構成に適用することも可能である。
Further, the arrangement of the
参考例.
以下に、参考例の投写型画像表示装置650を、図30〜図33を参照しながら説明する。
Reference example.
Below, the projection type image display apparatus 650 of a reference example is demonstrated, referring FIGS. 30-33.
図30は、参考例の投写型画像表示装置650の内部構成及び光路を示す側面図である。図30において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図31は、投写型画像表示装置650のライトバルブ3及び屈折レンズ群4の構成を示す断面図である。図31において、図2に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
FIG. 30 is a side view showing an internal configuration and an optical path of the projection type image display device 650 of the reference example. In FIG. 30, the same or corresponding components as those shown in FIG. FIG. 31 is a cross-sectional view showing configurations of the
表21は、投写型画像表示装置650の光学系の光学データを示す。また、表22〜表24は、投写型画像表示装置650の屈折レンズ群4のレンズ表面S3,S20,S21の光学データを示す。また、表25は、投写型画像表示装置200のパワーミラー5の表面(ミラー面)S22の光学データを示す。表21〜表25における光学データの記載方法は、実施の形態1において説明された表1〜表5における光学データの記載方法と同じである。
Table 21 shows optical data of the optical system of the projection type image display device 650. Tables 22 to 24 show optical data of the lens surfaces S3, S20, and S21 of the
なお、投写型画像表示装置650においては、投写光学系のFナンバーは5であり、DMD中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Llは5.42mmであり、投写倍率M=Di/Dlは83.87倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸10との距離Liは454.4mmである。また、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}は1.0であり、条件式(7)におけるLi/{Hl・(Di/Dl)}は0.55であり、条件式(8)におけるLl/Hlは0.55である。また、TV歪曲は0.21%以下であり、上限の許容値の目安である1%程度よりも十分に小さい。また、図30及び図31は、投写型画像表示装置650の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±5mmである。
In the projection type image display device 650, the F number of the projection optical system is 5, the distance Ll between the DMD center and the
この参考例の構成は、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}が1.0であり、条件式(6)を満たさないものである。 In the configuration of this reference example, Li / {(Di / Dl) · Ll} in conditional expression (6) is 1.0, which does not satisfy conditional expression (6).
なお、参考例において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。 In the reference example, points other than those described above are the same as those in the first embodiment.
実施の形態7.
以下に、本発明の実施の形態7に係る投写型画像表示装置700を、図34〜図37を参照しながら説明する。
Hereinafter, a projection type
図34は、実施の形態7に係る投写型画像表示装置700の内部構成及び光路を示す側面図である。図34において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図35は、投写型画像表示装置700のライトバルブ3及び屈折レンズ群4の構成を示す断面図である。図35において、図2に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
FIG. 34 is a side view showing the internal configuration and optical path of the projection type
表26は、投写型画像表示装置700の光学系の光学データを示す。また、表27〜表29は、投写型画像表示装置700の屈折レンズ群4のレンズ表面S3,S20,S21の光学データを示す。また、表30は、投写型画像表示装置700のパワーミラー5の表面(ミラー面)S22の光学データを示す。表26〜表30における光学データの記載方法は、実施の形態1において説明された表1〜表5における光学データの記載方法と同じである。
Table 26 shows optical data of the optical system of the projection type
なお、投写型画像表示装置700においては、投写光学系のFナンバーは5であり、DMD中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Llは5.42mmであり、投写倍率M=Di/Dlは83.87倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Liは445.3mmである。また、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}は0.98であり、条件式(7)におけるLi/{Hl・(Di/Dl)}は0.54であり、条件式(8)におけるLl/Hlは0.55である。また、TV歪曲は0.24%以下であり、上限の許容値の目安である1%程度よりも十分に小さい。また、図36及び図37は、投写型画像表示装置700の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±5mmである。
In the projection type
以上に説明したように、実施の形態7に係る投写型画像表示装置700によれば、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。
As described above, according to the projection type
なお、実施の形態7において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。 In the seventh embodiment, points other than those described above are the same as those in the first embodiment.
実施の形態8.
以下に、本発明の実施の形態8に係る投写型画像表示装置800を、図38〜図41を参照しながら説明する。
Hereinafter, a projection type
図38は、実施の形態8に係る投写型画像表示装置800の内部構成及び光路を示す側面図である。図38において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図39は、投写型画像表示装置800のライトバルブ3及び屈折レンズ群4の構成を示す断面図である。図39において、図2に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
FIG. 38 is a side view showing the internal configuration and optical path of projection-type
表31は、投写型画像表示装置800の光学系の光学データを示す。また、表32〜表34は、投写型画像表示装置800の屈折レンズ群4のレンズ表面S3,S20,S21の光学データを示す。また、表35は、投写型画像表示装置800のパワーミラー5の表面(ミラー面)S22の光学データを示す。表31〜表35における光学データの記載方法は、実施の形態1において説明された表1〜表5における光学データの記載方法と同じである。
Table 31 shows optical data of the optical system of the projection type
なお、投写型画像表示装置800においては、投写光学系のFナンバーは5であり、DMD中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Llは5.9mmであり、投写倍率M=Di/Dlは83.87倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸10との距離Liは470.9mmである。また、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}は0.95であり、条件式(7)におけるLi/{Hl・(Di/Dl)}は0.57であり、条件式(8)におけるLl/Hlは0.60である。また、TV歪曲は0.27%以下であり、上限の許容値の目安である1%程度よりも十分に小さい。また、図40及び図41は、投写型画像表示装置800の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±5mmである。
In the projection type
以上に説明したように、実施の形態8に係る投写型画像表示装置800によれば、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。
As described above, according to the projection type
なお、実施の形態8において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。 In the eighth embodiment, points other than the above are the same as in the first embodiment.
実施の形態9.
以下に、本発明の実施の形態9に係る投写型画像表示装置900を、図42〜図45を参照しながら説明する。
Hereinafter, a projection type
図42は、実施の形態9に係る投写型画像表示装置900の内部構成及び光路を示す側面図である。図42において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図43は、投写型画像表示装置200のライトバルブ3及び屈折レンズ群4の構成を示す断面図である。図43において、図2に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
FIG. 42 is a side view showing an internal configuration and an optical path of the projection type
表36は、投写型画像表示装置900の光学系の光学データを示す。また、表37〜表39は、投写型画像表示装置900の屈折レンズ群4のレンズ表面S3,S20,S21の光学データを示す。また、表40は、投写型画像表示装置900のパワーミラー5の表面(ミラー面)S22の光学データを示す。表36〜表40における光学データの記載方法は、実施の形態1において説明された表1〜表5における光学データの記載方法と同じである。
Table 36 shows optical data of the optical system of the projection type
なお、投写型画像表示装置900においては、投写光学系のFナンバーは5であり、DMD中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Llは5.9mmであり、投写倍率M=Di/Dlは83.87倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸10との距離Liは470.0mmである。また、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}は0.93であり、条件式(7)におけるLi/{Hl・(Di/Dl)}は0.56であり、条件式(8)におけるLl/Hlは0.60である。また、TV歪曲は0.35%以下であり、上限の許容値の目安である1%程度よりも十分に小さい。また、図44及び図45は、投写型画像表示装置900の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±5mmである。
In the projection type
以上に説明したように、実施の形態9に係る投写型画像表示装置900によれば、斜め投写ながら、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。
As described above, according to the projection type
なお、実施の形態9において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。 In the ninth embodiment, points other than those described above are the same as those in the first embodiment.
実施の形態10.
以下に、本発明の実施の形態10に係る投写型画像表示装置1000を、図46〜図49を参照しながら説明する。
A projection type image display apparatus 1000 according to
図46は、実施の形態10に係る投写型画像表示装置1000の内部構成及び光路を示す側面図である。図46において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図47は、投写型画像表示装置1000のライトバルブ3及び屈折レンズ群4の構成を示す断面図である。図47において、図2に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
FIG. 46 is a side view showing an internal configuration and an optical path of projection type image display apparatus 1000 according to
表41は、投写型画像表示装置1000の光学系の光学データを示す。また、表42〜表44は、投写型画像表示装置1000の屈折レンズ群4のレンズ表面S3,S20,S21の光学データを示す。また、表45は、投写型画像表示装置1000のパワーミラー5の表面(ミラー面)S22の光学データを示す。表41〜表45における光学データの記載方法は、実施の形態1において説明された表1〜表5における光学データの記載方法と同じである。
Table 41 shows optical data of the optical system of the projection type image display apparatus 1000. Tables 42 to 44 show optical data of the lens surfaces S3, S20, and S21 of the
なお、実施の形態10に係る投写型画像表示装置1000において、ライトバルブ3は、屈折レンズ群4の光軸10とライトバルブ3表示面を拡張した平面との交点を含む水平軸(光軸10に直交する方向の水平軸であって、図46が描かれている紙面に垂直な方向の軸)を中心として、ライトバルブ3の画面上辺を表示する部分(図46における下側)が屈折レンズ群4を構成するレンズから遠ざかる方向に1.33°回転して(すなわち、図23におけるOBJの下部を左に移動させた姿勢で)配置されている。
In the projection image display apparatus 1000 according to the tenth embodiment, the
投写型画像表示装置1000においては、投写光学系のFナンバーは5であり、DMD中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Llは6.5mmであり、投写倍率M=Di/Dlは83.87倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群4の光軸10との距離Liは479.7mmである。また、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}は、0.88であり、条件式(7)におけるLi/{Hl・(Di/Dl)}は0.58であり、条件式(8)におけるLl/Hlは0.66である。また、TV歪曲は0.25%以下であり、上限の許容値の目安である1%程度よりも十分に小さい。また、図48及び図49は、投写型画像表示装置1000の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±5mmである。
In the projection image display apparatus 1000, the F number of the projection optical system is 5, the distance Ll between the DMD center and the
以上に説明したように、実施の形態10に係る投写型画像表示装置1000によれば、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。
As described above, according to the projection type image display apparatus 1000 according to the tenth embodiment, the oblique projection that irradiates the projection light traveling in the direction having the inclination with respect to the normal line of the
なお、実施の形態10において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。 In the tenth embodiment, points other than those described above are the same as those in the first embodiment.
実施の形態11.
以下に、本発明の実施の形態11に係る投写型画像表示装置1100を、図50〜図53を参照しながら説明する。
A projection type image display apparatus 1100 according to
図50は、実施の形態11に係る投写型画像表示装置1100の内部構成及び光路を示す側面図である。図50において、図1に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。また、図51は、投写型画像表示装置1100のライトバルブ3及び屈折レンズ群4の構成を示す断面図である。図50において、図2に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
FIG. 50 is a side view showing the internal configuration and optical path of projection-type image display apparatus 1100 according to
表46は、投写型画像表示装置1100の光学系の光学データを示す。また、表47〜表49は、投写型画像表示装置1100の屈折レンズ群4のレンズ表面S3,S20,S21の光学データを示す。また、表50は、投写型画像表示装置1100のパワーミラー5の表面(ミラー面)S22の光学データを示す。表46〜表50における光学データの記載方法は、実施の形態1において説明した表1〜表5における光学データの記載方法と同じである。
Table 46 shows optical data of the optical system of the projection type image display apparatus 1100. Tables 47 to 49 show optical data of the lens surfaces S3, S20, and S21 of the
なお、実施の形態11に係る投写型画像表示装置1100において、ライトバルブ3は、屈折レンズ群4の光軸10とライトバルブ3表示面を拡張した平面との交点を含む水平軸(光軸10に直交する方向の水平軸であって、図50が描かれている紙面に垂直な方向の軸)を中心として、ライトバルブ3の画面上辺を表示する部分(図50における下側)が屈折レンズ群4を構成するレンズから遠ざかる方向に2.11°回転して(すなわち、図23におけるOBJの下部を左に移動させた姿勢で)配置されている。
In the projection type image display apparatus 1100 according to the eleventh embodiment, the
投写型画像表示装置1100において、投写光学系のFナンバーは5であり、DMD中心と屈折レンズ群の光軸10との距離Llは7.0mmであり、投写倍率M=Di/Dlは83.87倍であり、投写画像中心と屈折レンズ群の光軸10との距離Liは487.3mmである。また、条件式(6)におけるLi/{(Di/Dl)・Ll}は0.83であり、条件式(7)におけるLi/{Hl・(Di/Dl)}は0.59であり、条件式(8)におけるLl/Hlは0.71である。また、TV歪曲は0.32%以下であり、上限の許容値の目安である1%程度よりも十分に小さい。また、図52及び図53は、投写型画像表示装置1100の収差図である。この収差図の縦軸の最大値は±5mmである。
In the projection type image display apparatus 1100, the F number of the projection optical system is 5, the distance Ll between the center of the DMD and the
以上に説明したように、実施の形態11に係る投写型画像表示装置1100によれば、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。
As described above, according to the projection type image display apparatus 1100 according to the eleventh embodiment, the oblique projection that irradiates the projection light traveling in the direction inclined with respect to the normal line of the
なお、実施の形態11において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。 In the eleventh embodiment, points other than those described above are the same as in the first embodiment.
実施の形態12.
以下に、本発明の実施の形態12に係る投写型画像表示装置1200を、図54及び図55を参照しながら説明する。
Hereinafter, a projection type
図54は、実施の形態12に係る投写型画像表示装置1200を水平横方向から見た場合の内部構成及び光路を示す側面図であり、図55は、投写型画像表示装置1200を鉛直上方向から見た場合の内部構成及び光路を示す上面図である。図54及び図55のそれぞれにおいて、図38に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
FIG. 54 is a side view showing an internal configuration and an optical path when the projection type
実施の形態12に係る投写型画像表示装置1200は、屈折レンズ群4からパワーミラー5に至る光路の途中に、屈折レンズ群4からの光画像の進行方向を折り返す1枚の平面ミラー11を介在させた点が、上記実施の形態8に係る投写型画像表示装置800と相違する。平面ミラー11は、屈折レンズ群4から射出された投写光を水平方向に折り曲げて、物理的な位置関係としてスクリーン6とパワーミラー5との間に屈折レンズ群4を配置させることで、投写光学系をコンパクトに筐体内に収納することを可能にしている。
The projection-type
平面ミラー11により折り曲げられる前後の、投写光軸のなす角度(°)をθ2とすると、投写型画像表示装置1200は、以下の条件式(10)を満足することが望ましい。
20≦θ2≦90 …(10)
Assuming that the angle (°) formed by the projection optical axis before and after being bent by the
20 ≦ θ2 ≦ 90 (10)
条件式(10)において、角度θ2が下限値20°を下回ると、屈折レンズ群4及びライトバルブ3と、パワーミラー5及びパワーミラー5からスクリーン6に向かう投写光との干渉が生じてしまう。また、角度θ2が上限値90°を上回ると、屈折レンズ群4及びライトバルブ3がパワーミラー5から離れて位置することになり、投写光学系をコンパクトに配置することができなくなってしまう。
In the conditional expression (10), when the angle θ2 is less than the
なお、実施の形態12に係る投写型画像表示装置1200における屈折レンズ群4及びパワーミラー5の形状等の光学的特性は、実施の形態8に係る投写型画像表示装置800に関して示された表31〜表35の光学データと同じである。
The optical characteristics such as the shape of the
以上に説明したように、実施の形態12に係る投写型画像表示装置1200によれば、スクリーン6の法線に対して傾斜を有する方向に進む投写光を照射する斜め投写を採用しているにもかかわらず、当該装置の奥行きの薄型化及びスクリーン下の部分の高さの縮小を実現することができる。
As described above, according to the projection-type
なお、実施の形態12において、上記以外の点は、上記実施の形態8の場合と同じである。 In the twelfth embodiment, points other than those described above are the same as in the eighth embodiment.
変形例.
上記各実施の形態においては、投写型画像表示装置がスクリーンを透過式とするリア投写型である場合を説明したが、本発明はリア投写型には限定されず、本発明をフロント投写型に適用することもできる。
Modified example.
In each of the above embodiments, the case where the projection type image display apparatus is a rear projection type in which the screen is transmissive is described. However, the present invention is not limited to the rear projection type, and the present invention is a front projection type. It can also be applied.
また、本発明の投写型画像表示装置を、上下、左右、又は、上下左右に並ぶように組み合わせることによって、複数のスクリーンからなるマルチ画面を構成することも可能である。 Moreover, it is also possible to constitute a multi-screen composed of a plurality of screens by combining the projection type image display apparatus of the present invention so as to be aligned vertically, horizontally, or vertically and horizontally.
1 光源、 2 光学系、 3 ライトバルブ、 4 屈折レンズ群、 5 パワーミラー、 6 スクリーン、 7,8 平面ミラー、 10 屈折レンズ群の光軸、 11 平面ミラー、 21,22,23 屈折レンズ群からパワーミラーに向かう主光線、 31,32,33 パワーミラーからスクリーンに向かう主光線、 40 DMDの基準面、 41 OFF状態の微小ミラー、 42 ON状態の微小ミラー、 50 照明光軸、 51 DMDに向かう照明光、 60 投写光軸、 61 DMDからの投写光、 70 OFF光の光軸、 71 OFF光、 80 全反射プリズム、 81 第1のプリズム、 82 第2のプリズム、 90 照明光、 91 投写光、 131,132,133 パワーミラーからスクリーンに向かう主光線、 100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,1100,1200 投写型画像表示装置。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記照明光学系からの光を、光画像として射出するライトバルブと、
前記ライトバルブから射出された前記光画像を拡大投写する投写光学系と、
前記投写光学系で拡大された光画像が投写されるスクリーンと
を有し、
前記投写光学系は、
前記ライトバルブからの光画像を拡大する屈折レンズ群と、
前記屈折レンズ群からの光画像を拡大反射するパワーを持つパワーミラーと
を有し、
前記ライトバルブは、該ライトバルブの中心位置を前記屈折レンズ群の光軸から所定の方向にオフセットして配置され、
前記ライトバルブの対角寸法をDlとし、
前記ライトバルブの前記オフセット方向の辺の寸法をHlとし、
前記スクリーン上の投写画像の対角寸法をDiとし、
前記ライトバルブの中心から前記屈折レンズ群の光軸までの距離をLlとし、
前記スクリーン上の投写画像の中心から前記屈折レンズ群の光軸までの距離をLiとしたときに、
前記投写光学系は、以下の条件式
0.8≦Li/{(Di/Dl)・Ll}<1.0
Li/{Hl・(Di/Dl)}>0.5
Ll/Hl≧0.54
を満足する
ことを特徴とする投写型画像表示装置。 An illumination optical system including a light source;
A light valve for emitting light from the illumination optical system as a light image;
A projection optical system for enlarging and projecting the optical image emitted from the light valve;
A screen on which an optical image magnified by the projection optical system is projected,
The projection optical system is
A refractive lens group for enlarging a light image from the light valve;
A power mirror having power to magnify and reflect an optical image from the refractive lens group, and
The light valve is disposed by offsetting the center position of the light valve in a predetermined direction from the optical axis of the refractive lens group,
The diagonal dimension of the light valve is Dl,
The dimension of the side of the light valve in the offset direction is H1,
The diagonal dimension of the projected image on the screen is Di,
The distance from the center of the light valve to the optical axis of the refractive lens group is L1,
When the distance from the center of the projected image on the screen to the optical axis of the refractive lens group is Li,
The projection optical system has the following conditional expression 0.8 ≦ Li / {(Di / Dl) · Ll} <1.0.
Li / {Hl · (Di / Dl)}> 0.5
Ll / Hl ≧ 0.54
Projection type image display device characterized by satisfying
前記ライトバルブの前記オフセット方向の辺は、前記ライトバルブの短辺である
ことを特徴とする請求項1に記載の投写型画像表示装置。 The direction of the offset is vertically downward when the projection-type image display device is installed with the screen directed horizontally.
The projection image display apparatus according to claim 1, wherein the side of the light valve in the offset direction is a short side of the light valve.
前記複数のレンズの表面の一つ以上は、自由曲面形状である
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の投写型画像表示装置。 The refractive lens group includes a plurality of lenses,
4. The projection type image display device according to claim 1, wherein at least one of the surfaces of the plurality of lenses has a free-form surface shape. 5.
前記平面ミラーが介在せず、前記屈折レンズ群から前記パワーミラーに至る光路を直線とみなした場合において、前記条件式を満足させるように前記照明光学系、前記ライトバルブ、及び前記屈折レンズ群を配置した
ことを特徴とする請求項1から5までのいずれかに記載の投写型画像表示装置。 In the middle of the optical path from the refractive lens group to the power mirror, a plane mirror that folds the traveling direction of the optical image from the refractive lens group is interposed,
When the optical path from the refractive lens group to the power mirror is regarded as a straight line without the plane mirror being interposed, the illumination optical system, the light valve, and the refractive lens group are set so as to satisfy the conditional expression. 6. The projection type image display device according to claim 1, wherein the projection type image display device is arranged.
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