JP2011002518A - 投写光学系、およびこれを用いた投写型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】投写光学系10は、拡大側から順に、照明光と変調光を分離する偏光分離手段としてのPBS1、複数枚のレンズ(L1〜L4)よりなる投写レンズ2、および反射型ライトバルブであるLCOS3、を配列してなる。
また、投写光学系10は、下記条件式(1)を満足することが好ましい。
−1.0<FF/f<1.0・・・・(1)
ただし、FFは投写レンズ2の拡大側焦点位置、fは投写レンズ2の焦点距離、を示す。
【選択図】 図1
Description
そのようなハンディータイプのものの中でも、プロジェクタを懐中電灯やペンライトのように片手で把持し、所望する場所(例えば、壁や天井等)に投写することができれば便利である。
入射された照明光を、入力された画像信号に応じて変調してなる変調光を反射出射する反射型ライトバルブと、
該反射型ライトバルブに入射する前記照明光、および該反射型ライトバルブから出射された変調光を通過させる、縮小側がテレセントリックとされた投写レンズと、
該投写レンズに入射する前記照明光と、該投写レンズから出射された変調光の光路を分離する偏光分離手段と、
をこの順に配列してなることを特徴とするものである。
−1.0<FF/f<1.0・・・・(1)
ただし、
FF:前記投写レンズの拡大側焦点位置(当該投写レンズの最も拡大側のレンズの拡大側面頂点を原点とし、縮小側に向かう方向を正にとる)
f :前記投写レンズの焦点距離
Bf/f<0.8・・・・(2)
ただし、
Bf:前記投写レンズの縮小側バックフォーカス
前記照明光を発光するとともに、該照明光の光量均一化を図る照明光学系とを備えたことを特徴とするものである。
この装置は、3色LED光源11a〜c、該光源11a〜cから出射された各照明光を合成するダイクロイックミラー12a、b、光量均一化手段としてのフライアイインテグレータ13a、b、および振動面が直交する2つの直線偏光の一方を他方に揃えて出射する偏光変換素子(櫛型フィルタ)14よりなる照明光学系20と、偏光分離手段としての偏光分離プリズム(PBS:以下同じ)1、複数枚のレンズ(L1〜L4)よりなる投写レンズ2、および反射型液晶表示素子(LCOS:以下同じ)3よりなる投写光学系10と、を備えてなる。
−1.0<FF/f<1.0・・・・(1)
ただし、
FF:投写レンズ2の拡大側焦点位置(投写レンズ2の最も拡大側のレンズL1の拡大側面頂点を原点とし、縮小側に向かう方向を正にとる)
f :投写レンズ2の焦点距離
また、PBS1の近傍に、縮小側がテレセントリックな投写レンズの拡大側焦点位置を配置することにより、光束が最も集まり、有効光束領域が小さくなる部分に、コスト的にも重量的にも大きなウエイトを占めるPBSを配置することができ、このPBSを小サイズのものとし得るので、コスト軽減や軽量化を図ることができる。
−0.5<FF/f<0.6・・・・(1´)
−0.25<FF/f<0.45・・・・(1´´)
Bf/f<0.8・・・・(2)
ただし、
Bf:投写レンズ2の縮小側バックフォーカス
0.05<Bf/f<0.50・・・・(2´)
図1に示すように、実施例1に係る投写光学系は、拡大側から順に、PBS1と、両凸レンズよりなる第1レンズL1と、両凹レンズよりなる第2レンズL2と、両凸レンズよりなる第3レンズL3と、光軸Z上で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第4レンズL4と、LCOS3と、からなる。なお、上記4枚のレンズL1〜L4により投写レンズ2が構成される。
実施例2に係る投写光学系の構成は、図2に示すとおりであり、拡大側から順に、PBS1と、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる第1レンズL1と、両凹レンズよりなる第2レンズL2と、光軸Z上で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第3レンズL3と、LCOS3と、からなる。なお、上記3枚のレンズL1〜L3により投写レンズ2が構成される(以下の実施例3〜5において同じ)。
実施例3に係る投写光学系の構成は、図3に示すとおりであり、実施例2のものと略同様の構成とされているが、主として、第1レンズL1が両凸レンズとされている点、および第2レンズL2が両凹形状の両面非球面レンズとされている点、および第3レンズL3が光軸Z上において両凸形状の両面非球面レンズとされている点、において相違する。
実施例4に係る投写光学系の構成は、図4に示すとおりであり、実施例3のものと略同様の構成とされている。
実施例5に係る投写光学系の構成は、図5に示すとおりであり、実施例3、4のものと略同様の構成とされているが、主として、偏光分離手段として偏光分離ミラー1Aが用いられている点、第2レンズL2が球面レンズよりなる点、および第3レンズL3が光軸Z上のみならず、レンズ全体としても両凸形状の両面非球面レンズとされている点において相違する。
また、各非球面を表す非球面係数を、表5の下段に示す。
実施例6に係る投写光学系の構成は、図6に示すとおりであり、拡大側から順に、PBS1と、全体として、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第1レンズL1と、全体として、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第2レンズL2と、LCOS3と、からなる。なお、上記2枚のレンズL1、L2により投写レンズ2が構成される(以下の実施例7において同じ)。
実施例7に係る投写光学系の構成は、図7に示すとおりであり、実施例6のものと略同様の構成とされている。
1A 偏光分離ミラー
2、102 投写レンズ
3、103 反射型液晶表示素子(LCOS)
10、110 投写光学系
11a〜11c、111a〜111c 3色LED光源
12a、12b、112a、112b ダイクロイックミラー
13a、13b、113a、113b フライアイインテグレータ
14、114 偏光変換素子(櫛型フィルタ)
20、120 照明光学系
L1〜L4 レンズ
R1〜R10 レンズ面等の曲率半径
D1〜D9 軸上面間隔
Z 光軸
Claims (7)
- 入射された照明光を、入力された画像信号に応じて変調してなる変調光を反射出射する反射型ライトバルブと、
該反射型ライトバルブに入射する前記照明光、および該反射型ライトバルブから出射された変調光を通過させる、縮小側がテレセントリックとされた投写レンズと、
該投写レンズに入射する前記照明光と、該投写レンズから出射された変調光の光路を分離する偏光分離手段と、
をこの順に配列してなることを特徴とする投写光学系。 - 前記投写レンズが、以下の条件式(1)を満足することを特徴とする請求項1記載の投写光学系。
−1.0<FF/f<1.0・・・・(1)
ただし、
FF:前記投写レンズの拡大側焦点位置(当該投写レンズの最も拡大側のレンズの拡大側面頂点を原点とし、縮小側に向かう方向を正にとる)
f :前記投写レンズの焦点距離 - 前記反射型ライトバルブが1枚で構成され、さらに下記条件式(2)を満足することを特徴とする請求項1または2記載の投写光学系。
Bf/f<0.8・・・・(2)
ただし、
Bf:前記投写レンズの縮小側バックフォーカス - 前記投写レンズが4枚以下のレンズで構成されたことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項記載の投写光学系。
- 前記投写レンズの最も縮小側に配置されたレンズの少なくとも1面が非球面とされていることを特徴とする請求項4記載の投写光学系。
- 前記投写レンズを構成する全レンズを通過する光束のうち、光軸に対して垂直方向の有効光束径の最大値が15mm以下であることを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項記載の投写光学系。
- 請求項1〜6のうちいずれか1項記載の投写光学系と、
前記照明光を発光するとともに、該照明光の光量均一化を図る照明光学系とを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
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