JP2011107295A - Projection optical system, image display device and image display system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投射光学系、画像表示装置及び画像表示システムに係り、更に詳しくは、物体を介した光を被投射面に投射する投射光学系、該投射光学系を備える画像表示装置、及び該画像表示装置を備える画像表示システムに関する。 The present invention relates to a projection optical system, an image display device, and an image display system, and more specifically, a projection optical system that projects light through an object onto a projection surface, an image display device including the projection optical system, and the The present invention relates to an image display system including an image display device.
液晶パネル等の画像形成素子上の画像をスクリーン等の被投射面に拡大して投射する投射光学系を備える画像表示装置が商品化され広く普及している。 2. Description of the Related Art Image display apparatuses including a projection optical system that enlarges and projects an image on an image forming element such as a liquid crystal panel onto a projection surface such as a screen have been commercialized and are widely spread.
例えば、特許文献1には、屈折力を有する複数の光学素子を含むと共に物体に共役な像を被投射面に投射する投射光学系、及び該投射光学系を含む画像表示装置が開示されている。この投射光学系は、光束の光路を偏向させると共に光路が偏向された光束が複数の光学素子の間を通過するように設けられ、且つ屈折力を有さない偏向素子を含むと共に、該被投射面の中心における該被投射面の法線が、該複数の光学素子又は該複数の光学素子間を通らないように設定されている。 For example, Patent Document 1 discloses a projection optical system that includes a plurality of optical elements having refractive power and projects an image conjugate with an object onto a projection surface, and an image display apparatus including the projection optical system. . The projection optical system includes a deflecting element that deflects the optical path of the light beam, and is provided so that the light beam whose optical path is deflected passes between a plurality of optical elements, and has no refractive power. The normal line of the projection surface at the center of the surface is set so as not to pass between the plurality of optical elements or the plurality of optical elements.
ところで、近年、画像表示装置の利用が拡大し、それに伴って、狭い場所でも使用でき、スクリーンまでの距離が短くても大きな画像を表示できるような、換言すれば、小型で、大きな拡大率を有する画像表示装置の要求が高まってきた。 By the way, in recent years, the use of image display devices has expanded, and accordingly, it can be used even in a narrow place and can display a large image even if the distance to the screen is short. In other words, it is small and has a large enlargement ratio. The demand for image display devices having increased.
しかしながら、特許文献1に開示されている画像表示装置では、小型化と拡大率の向上とを両立させることが困難であるという不都合があった。 However, the image display device disclosed in Patent Document 1 has a disadvantage that it is difficult to achieve both reduction in size and improvement in enlargement ratio.
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、小型化を図ることができる投射光学系を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the invention is to provide a projection optical system that can be miniaturized.
また、本発明の第2の目的は、小型化と拡大率の向上とを両立させることができる画像表示装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an image display device capable of achieving both a reduction in size and an improvement in enlargement ratio.
また、本発明の第3の目的は、小型化と拡大率の向上とを両立させることができる画像表示システムを提供することにある。 The third object of the present invention is to provide an image display system capable of achieving both a reduction in size and an improvement in enlargement ratio.
本発明は、第1の観点からすると、物体を介した光束が入射され、前記物体の中間像を光軸に対して一側の位置に形成する第1光学系と; 前記第1光学系からの光束の光路上で前記中間像の後方に配置され、凹面鏡を含む第2光学系と;前記第2光学系からの光束の光路上であって、前記第1光学系の光軸と前記凹面鏡における前記第1光学系からの光束の反射領域との間に配置され、前記第2光学系からの光束を偏向する偏向面を有する偏向素子と;を備える投射光学系である。 According to a first aspect of the present invention, a first optical system that receives a light beam through an object and forms an intermediate image of the object at a position on one side with respect to an optical axis; A second optical system disposed behind the intermediate image on the optical path of the luminous flux and including a concave mirror; and on the optical path of the luminous flux from the second optical system, the optical axis of the first optical system and the concave mirror And a deflecting element that is disposed between the reflecting region of the light beam from the first optical system and has a deflecting surface for deflecting the light beam from the second optical system.
これによれば、従来よりも小型化を図ることが可能である。 According to this, it is possible to reduce the size as compared with the conventional case.
本発明は、第2の観点からすると、光源及び画像形成素子を含み、前記光源からの光束を前記画像形成素子を介して射出する画像生成装置と;前記画像生成装置からの光束の光路上に配置され、前記画像形成素子上の画像の拡大像を被投射面に投射する本発明の投射光学系と;を備える画像表示装置である。 According to a second aspect of the present invention, an image generation apparatus includes a light source and an image forming element, and emits a light beam from the light source through the image forming element; and on an optical path of the light beam from the image generation apparatus And a projection optical system of the present invention that projects an enlarged image of the image on the image forming element onto a projection surface.
これによれば、小型化と拡大率の向上とを両立させることが可能である。 According to this, it is possible to achieve both miniaturization and improvement of the enlargement ratio.
本発明は、第3の観点からすると、発光機能を有する画像形成素子を含み、該画像形成素子からの光束を射出する画像生成装置と;前記画像生成装置からの光束の光路上に配置され、前記画像形成素子上の画像の拡大像を被投射面に投射する本発明の投射光学系と;を備える画像表示装置である。 According to a third aspect of the present invention, an image generating device including an image forming element having a light emitting function and emitting a light beam from the image forming element; and disposed on an optical path of the light beam from the image generating device; And a projection optical system of the present invention that projects an enlarged image of the image on the image forming element onto a projection surface.
これによれば、小型化と拡大率の向上とを両立させることが可能である。 According to this, it is possible to achieve both miniaturization and improvement of the enlargement ratio.
本発明は、第4の観点からすると、本発明の画像表示装置と;前記画像表示装置の画像生成装置に画像に関する情報を送出する画像情報管理装置と;を備える画像表示システムである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image display system comprising: the image display device of the present invention; and an image information management device that sends information about an image to an image generation device of the image display device.
これによれば、小型化と拡大率の向上とを両立させることが可能である。 According to this, it is possible to achieve both miniaturization and improvement of the enlargement ratio.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図36に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係る画像表示システムとしてのプロジェクタシステム10が示されている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a projector system 10 as an image display system according to an embodiment.
このプロジェクタシステム10は、画像表示装置としてのプロジェクタ装置1000、及び上位装置2000を有している。 The projector system 10 includes a projector device 1000 as an image display device and a host device 2000.
上位装置2000は、プロジェクタ装置1000に画像に関する情報を送出する画像情報管理装置であり、一例としてパソコンを用いることができる。上位装置2000は、ネットワークを介して送られてきた画像に関する情報、及びネットワークを介して取得(ダウンロード)した画像に関する情報を、プロジェクタ装置1000に送出することができる。 The host device 2000 is an image information management device that sends information about an image to the projector device 1000, and a personal computer can be used as an example. The host device 2000 can send information related to the image sent via the network and information related to the image acquired (downloaded) via the network to the projector device 1000.
プロジェクタ装置1000は、上位装置2000から送られてきた画像に関する情報に基づいて、被投射面としてのスクリーン1100に拡大像を表示する前方投射型のプロジェクタ装置である。 The projector device 1000 is a front projection type projector device that displays an enlarged image on a screen 1100 as a projection surface based on information about an image sent from the host device 2000.
プロジェクタ装置1000は、一例として図2〜図4に示されるように、屈折光学系200と反射鏡210と凹面鏡500と平面鏡510とからなる投射光学系、及び画像生成装置100などを備えている。そして、凹面鏡500を除く投射光学系、及び画像生成装置100は、筐体1010内に収容されている。また、投射光学系は、画面サイズに応じて歪調整及びフォーカス調整が可能であり、装置外部から調整できるように、調整用のつまみが設けられている。 As shown in FIGS. 2 to 4 as an example, the projector apparatus 1000 includes a projection optical system including a refractive optical system 200, a reflecting mirror 210, a concave mirror 500, and a plane mirror 510, an image generation apparatus 100, and the like. The projection optical system excluding the concave mirror 500 and the image generation apparatus 100 are housed in a housing 1010. In addition, the projection optical system can perform distortion adjustment and focus adjustment according to the screen size, and an adjustment knob is provided so that adjustment can be performed from the outside of the apparatus.
筐体1010には、スクリーン1100に向かう光束が通過する開口1020が設けられている。この開口1020は、プロジェクタ装置1000が未使用の際に、開口カバーによって覆われるようになっている。これにより、塵などが筐体1010内に侵入するのを防止している。 The housing 1010 is provided with an opening 1020 through which a light beam traveling toward the screen 1100 passes. The opening 1020 is covered with an opening cover when the projector apparatus 1000 is not used. This prevents dust and the like from entering the housing 1010.
凹面鏡500は、筐体1010に支持されている凹面鏡保持部材に保持されている。凹面鏡保持部材は、プロジェクタ装置1000が未使用のときには、凹面鏡500とともに筐体1010内に収容されるようになっている。 The concave mirror 500 is held by a concave mirror holding member supported by the housing 1010. The concave mirror holding member is accommodated in the housing 1010 together with the concave mirror 500 when the projector apparatus 1000 is not used.
ここでは、凹面鏡500と凹面鏡保持部材と開口カバーとが一体となって起伏回動することが可能であり、筐体1010表面の位置に開口カバーの表面が一致するように、収納できるようになっている。 Here, the concave mirror 500, the concave mirror holding member, and the opening cover can be integrally rotated up and down, and can be stored so that the surface of the opening cover coincides with the position of the surface of the housing 1010. ing.
次に、上記各部の詳細を説明する。なお、ここでは、屈折光学系200からの光束は、反射鏡210で反射されて凹面鏡500に入射する構成となっているが、説明を分かりやすくするため、以下の説明では、反射鏡210を省き、屈折光学系200からの光束が、そのまま凹面鏡500に入射されるものとする。そして、図5に示されるように、XYZ3次元直交座標系において、屈折光学系200の光軸Axに平行な方向をZ軸方向、平面鏡510の反射面に直交する方向をY軸方向として説明する。 Next, the details of each of the above parts will be described. Here, the light beam from the refractive optical system 200 is reflected by the reflecting mirror 210 and enters the concave mirror 500, but for the sake of easy understanding, the reflecting mirror 210 is omitted in the following description. Assume that the light beam from the refractive optical system 200 enters the concave mirror 500 as it is. Then, as shown in FIG. 5, in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, the direction parallel to the optical axis Ax of the refractive optical system 200 is defined as the Z-axis direction, and the direction orthogonal to the reflecting surface of the plane mirror 510 is described as the Y-axis direction. .
画像生成装置100は、一例として図6に示されるように、光源101、リフレクタ102、カラーホイール103、ホイール駆動装置104、ロッドインテグレータ105、照明光学系106、画像形成パネル107、カバーガラス108、全反射プリズム109、通信インターフェース131、主制御装置132などを有している。 As shown in FIG. 6 as an example, the image generating apparatus 100 includes a light source 101, a reflector 102, a color wheel 103, a wheel driving device 104, a rod integrator 105, an illumination optical system 106, an image forming panel 107, a cover glass 108, A reflection prism 109, a communication interface 131, a main controller 132, and the like are included.
通信インターフェース131は、主制御装置132と上位装置2000との通信を制御する。 The communication interface 131 controls communication between the main control device 132 and the host device 2000.
主制御装置132は、通信インターフェース131を介して受け取った画像に関する情報に応じて、光源101、ホイール駆動装置104、及び画像形成パネル107を制御する。 The main control device 132 controls the light source 101, the wheel driving device 104, and the image forming panel 107 in accordance with the information regarding the image received via the communication interface 131.
画像形成パネル107は、ここでは、マトリックス状に配置された複数のマイクロミラー、及び入射光に対する各マイクロミラーの傾斜角を個別に制御することができるミラー制御部などを有する、いわゆるデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を用いたパネルである。ミラー制御部は、主制御装置132からの画像情報に応じて、各マイクロミラーの傾斜角を制御する。すなわち、複数のマイクロミラーがマトリックス状に配置されているミラー面に画像が形成されるということができる。 Here, the image forming panel 107 is a so-called digital micromirror device having a plurality of micromirrors arranged in a matrix and a mirror control unit that can individually control the inclination angle of each micromirror with respect to incident light. This is a panel using (DMD). The mirror control unit controls the tilt angle of each micromirror according to the image information from the main controller 132. That is, it can be said that an image is formed on a mirror surface on which a plurality of micromirrors are arranged in a matrix.
カバーガラス108は、画像形成パネル107の前方に設けられ、画像形成パネル107を保護している。 The cover glass 108 is provided in front of the image forming panel 107 and protects the image forming panel 107.
光源101には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプなどのランプ光源を用いることができる。なお、LED、LD、半導体レーザなどの固体光源を用いてもよい。 As the light source 101, a lamp light source such as a xenon lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, or an ultrahigh pressure mercury lamp can be used. A solid light source such as an LED, LD, or semiconductor laser may be used.
この光源101は、主制御装置132の指示によって点灯される。 The light source 101 is turned on according to an instruction from the main controller 132.
リフレクタ102は、光源101から射出された光束を集光する。 The reflector 102 condenses the light beam emitted from the light source 101.
カラーホイール103は、赤、青、緑の各フィルタを有する円盤状部材であり、リフレクタ102からの光束の集光位置近傍に配置されている。 The color wheel 103 is a disk-shaped member having red, blue, and green filters, and is disposed in the vicinity of the condensing position of the light beam from the reflector 102.
ホイール駆動装置104は、カラーホイール103を回転させるための装置である。ホイール駆動装置104は、主制御装置132からの画像の色情報に応じて、該色情報に対応するフィルタをリフレクタ102からの光束が通過するように、カラーホイール103を回転させる。 The wheel driving device 104 is a device for rotating the color wheel 103. The wheel driving device 104 rotates the color wheel 103 according to the color information of the image from the main control device 132 so that the light flux from the reflector 102 passes through the filter corresponding to the color information.
ロッドインテグレータ105は、カラーホイール103を通過した光束の光量分布を均一にする。 The rod integrator 105 makes the light quantity distribution of the light beam that has passed through the color wheel 103 uniform.
照明光学系106は、ロッドインテグレータ105を介した光束の光路を効率よく全反射プリズム109に導く。 The illumination optical system 106 efficiently guides the optical path of the light beam via the rod integrator 105 to the total reflection prism 109.
全反射プリズム109は、2つの三角プリズムからなり、それらの間に微小な空気層を有している。 The total reflection prism 109 is composed of two triangular prisms and has a minute air layer between them.
全反射プリズム109に入射した照明光学系106からの光束は、カバーガラス108を介して画像形成パネル107を照明する。この照明光は、画像形成パネル107によって、画像情報に対応して変調される。そこで、画像形成パネル107で反射され、カバーガラス108を介して全反射プリズム109に入射する光束は、画像形成パネル107上の画像から発せられた光束と考えることができる。 The light beam from the illumination optical system 106 incident on the total reflection prism 109 illuminates the image forming panel 107 through the cover glass 108. This illumination light is modulated by the image forming panel 107 in accordance with the image information. Therefore, the light beam reflected by the image forming panel 107 and entering the total reflection prism 109 via the cover glass 108 can be considered as a light beam emitted from an image on the image forming panel 107.
画像形成パネル107で反射され、カバーガラス108を介して全反射プリズム109に入射した光束は、全反射プリズム109を通過して、屈折光学系200に射出される。 The light beam reflected by the image forming panel 107 and incident on the total reflection prism 109 via the cover glass 108 passes through the total reflection prism 109 and is emitted to the refractive optical system 200.
画像形成パネル107、カバーガラス108及び全反射プリズム109のZ軸方向に関する面間隔の一例が、図7に示されている。また、図7には、カバーガラス108及び全反射プリズム109の屈折率及びアッベ数の一例も示されている。なお、全反射プリズム109の+Z側の面(第4面)と屈折光学系200とのZ軸方向に関する距離は、2.00mmである。 An example of the surface spacing in the Z-axis direction of the image forming panel 107, the cover glass 108, and the total reflection prism 109 is shown in FIG. FIG. 7 also shows an example of the refractive index and Abbe number of the cover glass 108 and the total reflection prism 109. The distance in the Z-axis direction between the + Z side surface (fourth surface) of the total reflection prism 109 and the refractive optical system 200 is 2.00 mm.
屈折光学系200は、一例として図8に示されるように、Z軸方向に沿って配置された11枚のレンズ(L1〜L11)を含んでいる。そして、レンズL5とレンズL6との間には、絞り部材STが設けられている。11枚のレンズ及び絞り部材STは、所定の位置関係で鏡筒(図示省略)に保持されている。 As an example, the refractive optical system 200 includes eleven lenses (L1 to L11) arranged along the Z-axis direction, as shown in FIG. A diaphragm member ST is provided between the lens L5 and the lens L6. The eleven lenses and the aperture member ST are held in a lens barrel (not shown) in a predetermined positional relationship.
各レンズの光学面の曲率半径、面間隔、各レンズの屈折率及びアッベ数の一例が、図9に示されている。なお、第14面と第15面の面間隔d11、第18面と第19面の面間隔d12、第24面と第25面の面間隔d13、第26面と第27面(凹面鏡500の入射側の面)の面間隔d14は、図10に示されるように、画面サイズによって変化する。 An example of the curvature radius of the optical surface of each lens, the surface interval, the refractive index of each lens, and the Abbe number are shown in FIG. The surface distance d11 between the 14th surface and the 15th surface, the surface space d12 between the 18th surface and the 19th surface, the surface space d13 between the 24th surface and the 25th surface, the 26th surface and the 27th surface (incidence of the concave mirror 500). As shown in FIG. 10, the surface interval d14 of the (side surface) varies depending on the screen size.
上記面間隔(d11、d12、d13、d14)は、歪調整つまみ及びフォーカス調整つまみ(図2参照)によって変化させることができる。そこで、屈折光学系200には、歪調整つまみ及びフォーカス調整つまみに連動して、対応する光学素子をZ方向に移動させるためのいわゆるカム機構が搭載されている。 The surface spacing (d11, d12, d13, d14) can be changed by a distortion adjustment knob and a focus adjustment knob (see FIG. 2). Therefore, the refractive optical system 200 is equipped with a so-called cam mechanism for moving the corresponding optical element in the Z direction in conjunction with the distortion adjustment knob and the focus adjustment knob.
レンズL8の各光学面(入射側の面、射出側の面)は、回転対称の非球面である。回転対称の非球面形状は、次の(1)式で示される。ここで、Zは光軸方向のデプス、cは近軸曲率半径、rは光軸に直交する方向における光軸からの距離、kは円錐係数、A、B、C、・・・は非球面係数である。 Each optical surface (incident side surface, outgoing side surface) of the lens L8 is a rotationally symmetric aspherical surface. The rotationally symmetric aspherical shape is expressed by the following equation (1). Here, Z is the depth in the optical axis direction, c is the paraxial radius of curvature, r is the distance from the optical axis in the direction orthogonal to the optical axis, k is the conic coefficient, A, B, C,. It is a coefficient.
Z=c・r2/[1+√{1−(1+k)c2r2}]+Ar4+Br6+Cr8+・・・・・ ……(1) Z = c · r 2 / [1 + √ {1- (1 + k) c 2 r 2 }] + Ar 4 + Br 6 + Cr 8 + (1)
円錐係数及び各非球面係数の例が図11に示されている。 An example of the cone coefficient and each aspheric coefficient is shown in FIG.
このように、屈折光学系200は、正の光学的なパワーの有する光学系であり、画像生成装置100の画像形成パネル107上の画像の湾曲した中間像を光軸Axの+Y側に形成する(図12参照)。 Thus, the refractive optical system 200 is an optical system having positive optical power, and forms a curved intermediate image of the image on the image forming panel 107 of the image generating apparatus 100 on the + Y side of the optical axis Ax. (See FIG. 12).
ここでは、中間像を所望の位置、すなわち、光軸Axの+Y側の位置に形成させるため、画像形成パネル107を、光軸Axの−Y側に配置し、その画像形成領域が光軸Axと交わらないようにしている。具体的には、画像形成パネル107上に、その4隅を含んで15個の物点(物点1〜物点15)をとったときに、一例として図22に示されるように、全ての物点が、光軸Axの−Y側に位置するように、画像形成パネル107を配置している。 Here, in order to form the intermediate image at a desired position, that is, a position on the + Y side of the optical axis Ax, the image forming panel 107 is disposed on the −Y side of the optical axis Ax, and the image forming area is the optical axis Ax. I don't want to interact with you. Specifically, when 15 object points (object points 1 to 15) including the four corners are taken on the image forming panel 107, as shown in FIG. The image forming panel 107 is arranged so that the object point is located on the −Y side of the optical axis Ax.
このような構成とすることにより、屈折光学系200は、中間像を完全に光軸Axの+Y側に形成することができる。この中間像は、一例として図12に示されるように、画像形成パネル107に平行な平面(ここでは、XY面)に対して傾斜し、しかも湾曲した面上に形成されている。なお、中間像は、当然のことながら、画像形成パネル107の反転像となっている。 With such a configuration, the refractive optical system 200 can form the intermediate image completely on the + Y side of the optical axis Ax. As an example, as shown in FIG. 12, this intermediate image is formed on a curved surface that is inclined with respect to a plane parallel to the image forming panel 107 (here, the XY plane). The intermediate image is a reverse image of the image forming panel 107 as a matter of course.
凹面鏡500は、屈折光学系200から射出された光束の光路上に配置されている。ここでは、図13に示されるように、Y軸方向に関して、屈折光学系200の光軸Axと凹面鏡500の中心との距離d21は37.89mmである。さらに、図13における角度θは34.15°である。 The concave mirror 500 is disposed on the optical path of the light beam emitted from the refractive optical system 200. Here, as shown in FIG. 13, in the Y-axis direction, the distance d21 between the optical axis Ax of the refractive optical system 200 and the center of the concave mirror 500 is 37.89 mm. Further, the angle θ in FIG. 13 is 34.15 °.
凹面鏡500の反射面の形状は、屈折光学系200の光軸Axを基準として、次の(2)式のような多項式で示されるアナモフィックな自由曲面(多項式自由曲面)である。ここでは、Y軸方向が短軸方向、X軸方向が長軸方向、Z軸方向が曲面のデプスである。また、X2、Y2、X2Y、Y3、X2Y2、・・・は、係数である。 The shape of the reflecting surface of the concave mirror 500 is an anamorphic free-form surface (polynomial free-form surface) represented by a polynomial such as the following equation (2) with the optical axis Ax of the refractive optical system 200 as a reference. Here, the Y axis direction is the minor axis direction, the X axis direction is the major axis direction, and the Z axis direction is the depth of the curved surface. X2, Y2, X2Y, Y3, X2Y2,... Are coefficients.
Z=X2・x2+Y2・y2+X2Y・x2y+Y3・y3+X4・x4+X2Y2・x2y2+Y4・y4+X4Y・x4y+X2Y3・x2y3+Y5・y5+X6・x6+X4Y2・x4y2+X2Y4・x2y4+Y6・y6+・・ ……(2) Z = X2 · x 2 + Y2 · y 2 + X2Y · x 2 y + Y3 · y 3 + X4 · x 4 + X2Y2 · x 2 y 2 + Y4 · y 4 + X4Y · x 4 y + X2Y3 · x 2 y 3 + Y5 · y 5 + X6 · x 6 + X4Y2 · x 4 y 2 + X2Y4 · x 2 y 4 + Y6 · y 6 + ... (2)
各係数の具体例が図14に示されている。 A specific example of each coefficient is shown in FIG.
この凹面鏡500は、屈折光学系200によって形成された中間像をさらに拡大する。 The concave mirror 500 further enlarges the intermediate image formed by the refractive optical system 200.
平面鏡510は、ミラーホルダ(図2参照)に保持され、凹面鏡500で反射された光束の光路上に配置されている。そして、一例として図15に示されるように、平面鏡510は、その反射面がXZ面に平行であり、かつ屈折光学系200の光軸Axの+Y側に位置するように配置されている。 The plane mirror 510 is held by a mirror holder (see FIG. 2) and is disposed on the optical path of the light beam reflected by the concave mirror 500. As an example, as shown in FIG. 15, the plane mirror 510 is disposed such that the reflection surface thereof is parallel to the XZ plane and is located on the + Y side of the optical axis Ax of the refractive optical system 200.
また、ミラーホルダは、必要な光のみが反射面で反射されるように、反射面の周囲の不要な部分を覆っている。この被覆領域の大きさは、投射光学系により得られる光線の振る舞いに応じて設定される。ここでは、平面鏡510が凹面鏡500に近いため、凹面鏡500近い側と遠い側とで幅が異なるように設定されている。 The mirror holder covers an unnecessary portion around the reflection surface so that only necessary light is reflected by the reflection surface. The size of the covering region is set according to the behavior of the light beam obtained by the projection optical system. Here, since the plane mirror 510 is close to the concave mirror 500, the width is set to be different between the side near the concave mirror 500 and the far side.
平面鏡510は、一例として図16に示されるように、凹面鏡500で反射された光束をスクリーン1100に向けて偏向する。ここでは、平面鏡510で偏向された光束は、屈折光学系200と凹面鏡500の間を通ってプロジェクタ装置1000から射出される。また、図16におけるd41及びd42の具体的な値が図17に示されている。 As shown in FIG. 16 as an example, the plane mirror 510 deflects the light beam reflected by the concave mirror 500 toward the screen 1100. Here, the light beam deflected by plane mirror 510 passes between refractive optical system 200 and concave mirror 500 and is emitted from projector device 1000. Further, specific values of d41 and d42 in FIG. 16 are shown in FIG.
ここで、例えば、図18に示されるように、画像形成パネル107上の互いにY軸方向の位置が異なる3つの物点(A、B、C)を考える。物点Aからの光束は、カバーガラス108、全反射プリズム109及び屈折光学系200を通過し、位置a近傍に集光する。物点Bからの光束は、カバーガラス108、全反射プリズム109及び屈折光学系200を通過し、位置b近傍に集光する。物点Cからの光束は、カバーガラス108、全反射プリズム109及び屈折光学系200を通過し、位置c近傍に集光する。 Here, for example, as shown in FIG. 18, three object points (A, B, C) on the image forming panel 107 having different positions in the Y-axis direction are considered. The light beam from the object point A passes through the cover glass 108, the total reflection prism 109, and the refractive optical system 200, and is condensed near the position a. The light beam from the object point B passes through the cover glass 108, the total reflection prism 109, and the refractive optical system 200, and is condensed near the position b. The light beam from the object point C passes through the cover glass 108, the total reflection prism 109, and the refractive optical system 200, and is condensed near the position c.
そこで、位置aと位置bと位置cとが含まれる湾曲した面に中間像が形成される。この中間像は凹面鏡500で拡大されて、所望の像位置にA’、B’,C’それぞれに結像し、画像形成パネル107の表面(ミラー面)と共役な像面が形成される。 Therefore, an intermediate image is formed on a curved surface including the position a, the position b, and the position c. This intermediate image is magnified by the concave mirror 500 and formed on the respective image positions A ′, B ′, and C ′, and an image plane conjugate with the surface (mirror surface) of the image forming panel 107 is formed.
ここでは、画像形成パネル107の表面(ミラー面)の形状は、対角間の長さが0.55インチで、アスペクト比が4:3の矩形状である。そして、スクリーン1100の位置を変えることにより、60インチから14インチまでの画面サイズで、所望の結像性能が得られるように最適化設計されている(図19(A)及び図19(B)参照)。 Here, the shape of the surface (mirror surface) of the image forming panel 107 is a rectangular shape having a length between diagonals of 0.55 inches and an aspect ratio of 4: 3. Then, by changing the position of the screen 1100, the screen is designed to be optimized so that a desired imaging performance can be obtained with a screen size from 60 inches to 14 inches (FIGS. 19A and 19B). reference).
図20には、上記3つの物点(A、B、C)からの各光束について、屈折光学系200の光軸Axを基準としたときの、屈折光学系200からの射出角(θ1、θ2、θ3)、凹面鏡500での反射角(θ4、θ5、θ6)、平面鏡510での偏向角(θ7、θ8、θ9)、スクリーン1100への入射角(θ10、θ11、θ12)の具体例が、画像サイズ毎の値に示されている。ここでは、θ1とθ4とθ7とθ10が、物点Aからの光束に対応し、θ2とθ5とθ8とθ11が、物点Bからの光束に対応し、θ3とθ6とθ9とθ12が、物点Cからの光束に対応している。 FIG. 20 shows the exit angles (θ1, θ2) from the refractive optical system 200 with respect to the light beams from the three object points (A, B, C), with the optical axis Ax of the refractive optical system 200 as a reference. , Θ3), reflection angles at the concave mirror 500 (θ4, θ5, θ6), deflection angles at the plane mirror 510 (θ7, θ8, θ9), and incident angles to the screen 1100 (θ10, θ11, θ12) The values are shown for each image size. Here, θ1, θ4, θ7, and θ10 correspond to the light flux from the object point A, θ2, θ5, θ8, and θ11 correspond to the light flux from the object point B, and θ3, θ6, θ9, and θ12 are This corresponds to the light beam from the object point C.
これによると、屈折光学系200の光軸Axに最も近い物点Aからの光束は、5°〜6°程度の角度で屈折光学系200から射出されている。そこで、屈折光学系200から凹面鏡500に向かう光束の光路のうち最も−Y側の光路であっても、凹面鏡500の近傍では、屈折光学系200の光軸Axの+Y側にある。そして、Y軸方向に関して、屈折光学系200の光軸Axと凹面鏡500との間に、屈折光学系200から凹面鏡500に向かう光束が干渉しない空間が生じており、その空間に平面鏡510が配置されている。 According to this, the light beam from the object point A closest to the optical axis Ax of the refractive optical system 200 is emitted from the refractive optical system 200 at an angle of about 5 ° to 6 °. Therefore, even in the optical path on the most −Y side among the optical paths of the light flux from the refractive optical system 200 toward the concave mirror 500, it is on the + Y side of the optical axis Ax of the refractive optical system 200 in the vicinity of the concave mirror 500. With respect to the Y-axis direction, a space is formed between the optical axis Ax of the refractive optical system 200 and the concave mirror 500 so that the light beam traveling from the refractive optical system 200 toward the concave mirror 500 does not interfere, and the plane mirror 510 is disposed in that space. ing.
一例として図21に示されるように、Y軸方向に関して、屈折光学系200から射出された下限光線と凹面鏡500で反射された上限光線との交点Pmの位置が、平面鏡510の反射面の上限位置となる。ここでは、Y軸方向に関して、屈折光学系200の光軸Axと交点Pmとの距離は11mmである。 As an example, as shown in FIG. 21, the position of the intersection point Pm between the lower limit light beam emitted from the refractive optical system 200 and the upper limit light beam reflected by the concave mirror 500 in the Y-axis direction is the upper limit position of the reflection surface of the plane mirror 510. It becomes. Here, with respect to the Y-axis direction, the distance between the optical axis Ax of the refractive optical system 200 and the intersection Pm is 11 mm.
次に、一例として図22及び図23に示される画像形成パネル107上の15個の物点(物点1〜物点15)からの光が、屈折光学系200に入射した場合について説明する。 Next, a case where light from 15 object points (object points 1 to 15) on the image forming panel 107 shown in FIGS. 22 and 23 is incident on the refractive optical system 200 will be described as an example.
画面サイズが60インチのときに、スクリーン1100上における物点の像(像1〜像15)の位置が図24に示されている。なお、像1は物点1の像であり、像2は物点2の像であり、・・・・、像15は物点15の像である。 FIG. 24 shows the positions of the object point images (image 1 to image 15) on the screen 1100 when the screen size is 60 inches. In addition, the image 1 is an image of the object point 1, the image 2 is an image of the object point 2,..., And the image 15 is an image of the object point 15.
画面サイズが30インチのときに、スクリーン1100上における物点の像(像1〜像15)の位置が図25に示されている。 FIG. 25 shows the positions of object point images (images 1 to 15) on the screen 1100 when the screen size is 30 inches.
画面サイズが14インチのときに、スクリーン1100上における物点の像(像1〜像15)の位置が図26に示されている。 FIG. 26 shows the positions of the object point images (image 1 to image 15) on the screen 1100 when the screen size is 14 inches.
いずれの画面サイズにおいても、非常に歪の少ない投射像が得られている。なお、図24〜図26では、Y軸方向に関して、各画面における最も屈折光学系200の光軸Axに近い位置をy=0(mm)とし、X軸方向に関して、各画面の中心をx=0(mm)としている。 In any screen size, a projected image with very little distortion is obtained. In FIG. 24 to FIG. 26, the position closest to the optical axis Ax of the refractive optical system 200 in each screen in the Y-axis direction is y = 0 (mm), and the center of each screen in the X-axis direction is x = 0 (mm).
次に、平面鏡510の反射面のY軸方向に関する位置と開口の大きさとの関係について説明する。 Next, the relationship between the position of the reflecting surface of the plane mirror 510 in the Y-axis direction and the size of the opening will be described.
ここでは、便宜上、屈折光学系200の光軸位置をY=0とし、平面鏡510の反射面のY座標(mm)をMとする。そして、屈折光学系200の光軸Axより+Y側を「+」、屈折光学系200の光軸Axより−Y側を「−」とする。 Here, for convenience, the optical axis position of the refractive optical system 200 is Y = 0, and the Y coordinate (mm) of the reflecting surface of the plane mirror 510 is M. The + Y side from the optical axis Ax of the refractive optical system 200 is “+”, and the −Y side from the optical axis Ax of the refractive optical system 200 is “−”.
なお、開口は、Y軸方向に関して、屈折光学系200の光軸Axの+Y側であって、屈折光学系200の光軸Axから21mmの位置にあるものとする。 It is assumed that the opening is on the + Y side of the optical axis Ax of the refractive optical system 200 and at a position 21 mm from the optical axis Ax of the refractive optical system 200 with respect to the Y-axis direction.
図27〜図30には、種々のMの値について、上記15個の物点(物点1〜物点15)からの光束の主要な光路が示されている。図27は、M=+5mmのとき、図28は、M=0mmのとき、図29は、M=−5mmのとき、図30は、M=−8mmのときである。 27 to 30 show main optical paths of light beams from the 15 object points (object points 1 to 15) for various values of M. 27 shows a case where M = + 5 mm, FIG. 28 shows a case where M = 0 mm, FIG. 29 shows a case where M = −5 mm, and FIG. 30 shows a case where M = −8 mm.
また、図27〜図30には、平面鏡510の反射面で偏向された光束が、遮光されることなくスクリーンに向かうのに必要な開口の大きさの下限が波線で示されている。これらによると、Mの値が小さくなるにつれて、開口の大きさの下限が大きくなっている。 In FIGS. 27 to 30, the lower limit of the size of the opening necessary for the light beam deflected by the reflecting surface of the plane mirror 510 to go to the screen without being shielded is indicated by a wavy line. According to these, as the value of M decreases, the lower limit of the size of the opening increases.
また、図31〜図33には、種々のMの値について、XY面内における開口の大きさの下限が示されている。図31は、M=+5mmのとき、図31は、M=0mmのとき、図32は、M=−5mmのときである。XY面内における開口の大きさの下限値は、M=+5mmのときで55mm、M=0mmのときで96mm、M=−5mmのときで137mmであった。 31 to 33 show the lower limit of the size of the opening in the XY plane for various values of M. 31 shows a case where M = + 5 mm, FIG. 31 shows a case where M = 0 mm, and FIG. 32 shows a case where M = −5 mm. The lower limit value of the opening size in the XY plane was 55 mm when M = + 5 mm, 96 mm when M = 0 mm, and 137 mm when M = −5 mm.
また、図34及び図35には、異なるMの値について、YZ面内における開口の大きさの下限が示されている。図34は、M=+8mmのとき、図35は、M=−8mmのときである。 34 and 35 show the lower limit of the size of the opening in the YZ plane for different M values. FIG. 34 shows a case where M = + 8 mm, and FIG. 35 shows a case where M = −8 mm.
そして、図36に、種々のMの値について、XY面内における開口の大きさの下限値、及びYZ面内における開口の大きさの下限値が示されている。Mの値と開口の大きさの下限値との間には直線関係が成立している。特に、XY面内に関して、本実施形態では、凹面鏡500の反射領域が、X軸方向に関しては70mm程度なので、M>0となる位置に平面鏡510を配置することにより、光束幅を凹面鏡500と同程度以下にすることができる。 FIG. 36 shows the lower limit value of the opening size in the XY plane and the lower limit value of the opening size in the YZ plane for various values of M. A linear relationship is established between the value of M and the lower limit value of the opening size. In particular, with respect to the XY plane, in the present embodiment, the reflecting area of the concave mirror 500 is about 70 mm in the X-axis direction, so that the light flux width is the same as that of the concave mirror 500 by arranging the plane mirror 510 at a position where M> 0. Or less.
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るプロジェクタ装置1000では、屈折光学系200と反射鏡210と凹面鏡500と平面鏡510とによって本発明の投射光学系が構成されている。 As is clear from the above description, in the projector apparatus 1000 according to the present embodiment, the refractive optical system 200, the reflecting mirror 210, the concave mirror 500, and the plane mirror 510 constitute the projection optical system of the present invention.
そして、屈折光学系200と反射鏡210とによって、本発明の投射光学系における第1光学系が構成され、凹面鏡500によって、本発明の投射光学系における第2光学系が構成されている。また、平面鏡510によって、本発明の投射光学系における偏向素子が構成され、平面鏡510の反射面によって、偏向素子の偏向面が構成されている。 The refractive optical system 200 and the reflecting mirror 210 constitute a first optical system in the projection optical system of the present invention, and the concave mirror 500 constitutes a second optical system in the projection optical system of the present invention. The plane mirror 510 constitutes a deflection element in the projection optical system of the present invention, and the reflection surface of the plane mirror 510 constitutes the deflection surface of the deflection element.
以上説明したように、本実施形態に係る投射光学系によると、画像形成パネル107を介した光束が入射され、画像形成パネル107上の画像の中間像を光軸Axに対して+Y側の位置に形成する屈折光学系200、該屈折光学系200からの光束の光路上で前記中間像の後方に配置された凹面鏡500、該凹面鏡500からの光束の光路上であって、屈折光学系200の光軸Axと凹面鏡500における屈折光学系200からの光束の反射領域との間に配置され、凹面鏡500からの光束を偏向する反射面を有する平面鏡510を備えている。 As described above, according to the projection optical system according to the present embodiment, a light beam is incident through the image forming panel 107, and the intermediate image of the image on the image forming panel 107 is positioned on the + Y side with respect to the optical axis Ax. Formed on the optical path of the light beam from the refractive optical system 200, the concave mirror 500 disposed behind the intermediate image on the optical path of the light beam from the refractive optical system 200, the optical path of the light beam from the concave mirror 500, A plane mirror 510 having a reflecting surface that is disposed between the optical axis Ax and the reflection region of the light beam from the refractive optical system 200 in the concave mirror 500 and deflects the light beam from the concave mirror 500 is provided.
この場合は、投射光学系を構成する複数の光学部品を取り付けるのに要する空間の大きさ(容積)が従来よりも小さくなる。従って、小型化を図ることが可能である。 In this case, the size (volume) of the space required for attaching a plurality of optical components constituting the projection optical system is smaller than the conventional one. Accordingly, it is possible to reduce the size.
また、凹面鏡500からの光束を偏向するのに平面鏡を用いているため、反射による収差発生を抑えることができ、投射された拡大像の劣化を抑制することができる。 In addition, since the plane mirror is used to deflect the light beam from the concave mirror 500, the occurrence of aberration due to reflection can be suppressed, and the deterioration of the projected magnified image can be suppressed.
また、平面鏡510の反射面が、屈折光学系200の光軸方向に平行であるため、プロジェクタ装置への適用が容易である。 Further, since the reflecting surface of the plane mirror 510 is parallel to the optical axis direction of the refractive optical system 200, application to the projector device is easy.
また、画像生成装置100が、屈折光学系200の光軸Axに対し、平面鏡510の反射面とは反対側に設けられている。この場合は、容易に中間像を反射面側に形成することができる。 The image generating apparatus 100 is provided on the opposite side of the reflecting surface of the plane mirror 510 with respect to the optical axis Ax of the refractive optical system 200. In this case, the intermediate image can be easily formed on the reflecting surface side.
本実施形態に係るプロジェクタ装置1000によると、光源101及び画像形成パネル107を含み、光源101からの光束を画像形成パネル107を介して射出する画像生成装置100、及び該画像生成装置100からの光束の光路上に配置され、画像形成パネル107上の画像の拡大像をスクリーン1100に投射する投射光学系を備えている。 According to the projector apparatus 1000 according to the present embodiment, the image generating apparatus 100 includes the light source 101 and the image forming panel 107 and emits the light beam from the light source 101 via the image forming panel 107, and the light beam from the image generating apparatus 100. And a projection optical system that projects an enlarged image of the image on the image forming panel 107 onto the screen 1100.
この場合は、拡大率を大きくしても、開口1020の大きさをあまり大きくする必要がないため、筐体1010の大型化を招来しない。そこで、小型化と拡大率の向上とを両立させることが可能である。 In this case, even if the enlargement ratio is increased, the size of the opening 1020 does not need to be increased so much that the casing 1010 is not increased in size. Therefore, it is possible to achieve both downsizing and improvement in enlargement ratio.
また、開口1020の大きさが小さいので、塵などが筐体1010内に侵入するのを容易に抑制することができる。また、開口部に防塵用のカバーを設ける場合には、単純な防塵用のカバーで高い防塵効果を容易に得ることができる。すなわち、信頼性の向上を図ることができる。 In addition, since the size of the opening 1020 is small, entry of dust or the like into the housing 1010 can be easily suppressed. In addition, when a dustproof cover is provided in the opening, a high dustproof effect can be easily obtained with a simple dustproof cover. That is, reliability can be improved.
また、本実施形態に係るプロジェクタシステム10によると、プロジェクタ装置1000を備えているため、結果として小型化と拡大率の向上とを両立させることが可能である。 Further, according to the projector system 10 according to the present embodiment, since the projector apparatus 1000 is provided, it is possible to achieve both reduction in size and improvement in enlargement ratio as a result.
なお、上記実施形態において、前記凹面鏡500に代えて、屈折光学系と凹面鏡からなる光学系を用いても良い。また、前記凹面鏡500に代えて、凹面鏡を含む複数の反射鏡からなる光学系を用いても良い。 In the above embodiment, instead of the concave mirror 500, an optical system including a refractive optical system and a concave mirror may be used. Further, instead of the concave mirror 500, an optical system composed of a plurality of reflecting mirrors including a concave mirror may be used.
また、上記実施形態において、プロジェクタ装置1000と上位装置2000が一体化されていても良い。 In the above embodiment, the projector device 1000 and the host device 2000 may be integrated.
また、上記実施形態では、画像形成素子としてデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を用いたパネルを使用する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、反射型液晶パネル、透過型液晶パネルなどを使用しても良い。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the panel using a digital micromirror device (DMD) was used as an image forming element, it is not limited to this. For example, a reflective liquid crystal panel or a transmissive liquid crystal panel may be used.
一例として図37には、画像形成素子として反射型液晶パネルを使用した画像生成装置100Aが示されている。 As an example, FIG. 37 shows an image generating apparatus 100A using a reflective liquid crystal panel as an image forming element.
この画像生成装置100Aは、光源110、カットフィルタ111、偏光変換素子112、1対のフライアイレンズアレイ(113A、113B)、コンデンサレンズ115、2つのダイクロイックミラー(116A、116B)、反射ミラー117、3つの偏光分離素子(118A、118B、118C)、3つの反射型液晶パネル(120A、120B、120C)、クロスプリズム124などを有している。 The image generation apparatus 100A includes a light source 110, a cut filter 111, a polarization conversion element 112, a pair of fly-eye lens arrays (113A and 113B), a condenser lens 115, two dichroic mirrors (116A and 116B), a reflection mirror 117, It has three polarization separation elements (118A, 118B, 118C), three reflective liquid crystal panels (120A, 120B, 120C), a cross prism 124, and the like.
光源110は、上記光源101と同様な光源である。 The light source 110 is a light source similar to the light source 101 described above.
カットフィルタ111は、光源110から射出された光に含まれるUV成分及びIR成分を除去する。これによって、光学素子の劣化を抑制することができる。 The cut filter 111 removes UV components and IR components contained in the light emitted from the light source 110. Thereby, deterioration of the optical element can be suppressed.
偏光変換素子112は、カットフィルタ111を介した光束の偏光状態を所定の直線偏光に変換する。これによって、光利用効率を高めることができる。 The polarization conversion element 112 converts the polarization state of the light beam that has passed through the cut filter 111 into predetermined linearly polarized light. Thereby, the light utilization efficiency can be increased.
1対のフライアイレンズアレイ(113A、113B)は、偏光変換素子112を介した光束の光路上に配置され、光量分布を均一化する。 The pair of fly-eye lens arrays (113A, 113B) are arranged on the optical path of the light beam via the polarization conversion element 112, and uniformize the light amount distribution.
コンデンサレンズ115は、1対のフライアイレンズアレイ(113A、113B)を介した光束の光路上に配置されている。このコンデンサレンズ115によって、各反射型液晶パネルを照明する際の照明光の入射角度及び照明領域を調整することができる。 The condenser lens 115 is disposed on the optical path of the light flux through a pair of fly-eye lens arrays (113A, 113B). The condenser lens 115 can adjust the incident angle and illumination area of the illumination light when illuminating each reflective liquid crystal panel.
ダイクロイックミラー116Aは、コンデンサレンズ115を介した光束の光路上に配置され、該光束に含まれる青色波長成分を選択的に反射し、残り(緑色波長成分+赤色波長成分)を透過させる。 The dichroic mirror 116A is disposed on the optical path of the light flux through the condenser lens 115, selectively reflects the blue wavelength component contained in the light flux, and transmits the remaining (green wavelength component + red wavelength component).
ダイクロイックミラー116Bは、ダイクロイックミラー116Aを透過した光束の光路上に配置され、該光束に含まれる緑色波長成分を選択的に反射し、残り(赤色波長成分)を透過させる。 The dichroic mirror 116B is disposed on the optical path of the light beam that has passed through the dichroic mirror 116A, selectively reflects the green wavelength component contained in the light beam, and transmits the rest (red wavelength component).
偏光分離素子118Aは、ダイクロイックミラー116Bを透過した光束の光路上に配置されている。この偏光分離素子118Aは、上記所定の直線偏光を+X方向に反射する偏光分離面を有している。そこで、ダイクロイックミラー116Bを透過した光束は、偏光分離素子118Aで+X方向に反射される。 The polarization separation element 118A is disposed on the optical path of the light beam that has passed through the dichroic mirror 116B. The polarization separation element 118A has a polarization separation surface that reflects the predetermined linearly polarized light in the + X direction. Therefore, the light beam transmitted through the dichroic mirror 116B is reflected in the + X direction by the polarization separation element 118A.
反射型液晶パネル120Aは、偏光分離素子118Aの+X側に配置されている。そこで、反射型液晶パネル120Aは、偏光分離素子118Aで反射された光束で照明される。この照明光は、反射型液晶パネル120Aによって変調され、赤色成分の画像情報が付与される。 The reflective liquid crystal panel 120A is disposed on the + X side of the polarization separation element 118A. Therefore, the reflective liquid crystal panel 120A is illuminated with the light beam reflected by the polarization separation element 118A. This illumination light is modulated by the reflective liquid crystal panel 120A, and image information of a red component is given.
反射型液晶パネル120Aで変調され、反射された光束は、入射時S偏光の偏光状態がP偏光となって偏光分離素子118Aに入射する。該光束は、偏光分離素子118Aを透過する。 The light beam modulated and reflected by the reflective liquid crystal panel 120A enters the polarization separation element 118A with the polarization state of S-polarized light being P-polarized at the time of incidence. The light beam passes through the polarization separation element 118A.
偏光分離素子118Bは、ダイクロイックミラー116Bで反射された光束の光路上に配置されている。この偏光分離素子118Bは、上記所定の直線偏光を−Z方向に反射する偏光分離面を有している。そこで、ダイクロイックミラー116Bで反射された光束は、偏光分離素子118Bで−Z方向に反射される。 The polarization separation element 118B is disposed on the optical path of the light beam reflected by the dichroic mirror 116B. The polarization separation element 118B has a polarization separation surface that reflects the predetermined linearly polarized light in the −Z direction. Therefore, the light beam reflected by the dichroic mirror 116B is reflected in the −Z direction by the polarization separation element 118B.
反射型液晶パネル120Bは、偏光分離素子118Bの−Z側に配置されている。そこで、反射型液晶パネル120Bは、偏光分離素子118Bで反射された光束で照明される。この照明光は、反射型液晶パネル120Bによって変調され、緑色成分の画像情報が付与される。 The reflective liquid crystal panel 120B is disposed on the −Z side of the polarization separation element 118B. Therefore, the reflective liquid crystal panel 120B is illuminated with the light beam reflected by the polarization separation element 118B. This illumination light is modulated by the reflective liquid crystal panel 120B, and image information of a green component is given.
反射型液晶パネル120Bで変調され、反射された光束は、入射時S偏光の偏光状態がP偏光となって偏光分離素子118Bに入射する。該光束は、偏光分離素子118Bを透過する。 The light beam modulated and reflected by the reflective liquid crystal panel 120B enters the polarization separation element 118B with the polarization state of S-polarized light being P-polarized at the time of incidence. The light beam passes through the polarization separation element 118B.
反射ミラー117は、ダイクロイックミラー116Aで反射された光束の光路上に配置され、該光束を反射する。ここでは、反射ミラー117は、光束を+Z方向に反射する。 The reflection mirror 117 is disposed on the optical path of the light beam reflected by the dichroic mirror 116A and reflects the light beam. Here, the reflection mirror 117 reflects the light beam in the + Z direction.
偏光分離素子118Cは、反射ミラー117で反射された光束の光路上に配置されている。この偏光分離素子118Cは、上記所定の直線偏光を−X方向に反射する偏光分離面を有している。そこで、反射ミラー117で反射された光束は、偏光分離素子118Cで−X方向に反射される。 The polarization separation element 118C is disposed on the optical path of the light beam reflected by the reflection mirror 117. The polarization separation element 118C has a polarization separation surface that reflects the predetermined linearly polarized light in the −X direction. Therefore, the light beam reflected by the reflection mirror 117 is reflected in the −X direction by the polarization separation element 118C.
反射型液晶パネル120Cは、偏光分離素子118Cの−X側に配置されている。そこで、反射型液晶パネル120Cは、偏光分離素子118Cで反射された光束で照明される。この照明光は、反射型液晶パネル120Cによって変調され、青色成分の画像情報が付与される。 The reflective liquid crystal panel 120C is disposed on the −X side of the polarization separation element 118C. Therefore, the reflective liquid crystal panel 120C is illuminated with the light beam reflected by the polarization separation element 118C. This illumination light is modulated by the reflective liquid crystal panel 120C, and is provided with image information of a blue component.
反射型液晶パネル120Cで変調され、反射された光束は、入射時S偏光の偏光状態がP偏光となって偏光分離素子118Cに入射する。該光束は、偏光分離素子118Cを透過する。 The light beam modulated and reflected by the reflective liquid crystal panel 120C enters the polarization separation element 118C with the polarization state of S-polarized light being P-polarized at the time of incidence. The light beam passes through the polarization separation element 118C.
クロスプリズム124は、偏光分離素子118Aの−X側で、偏光分離素子118Bの+Z側で、偏光分離素子118Cの+X側に配置されている。このクロスプリズム124は、偏光分離素子118Aを透過した光束を+Z方向に反射する反射面、及び偏光分離素子118Cを透過した光束を+Z方向に反射する反射面を有している。 The cross prism 124 is disposed on the −X side of the polarization separation element 118A, on the + Z side of the polarization separation element 118B, and on the + X side of the polarization separation element 118C. The cross prism 124 has a reflection surface that reflects the light beam that has passed through the polarization separation element 118A in the + Z direction, and a reflection surface that reflects the light beam that has passed through the polarization separation element 118C in the + Z direction.
そこで、赤色成分の画像情報が付与され偏光分離素子118Aを透過した光束、緑色情報の画像信号が付与され偏光分離素子118Bを透過した光束、及び青色情報の画像信号が付与され偏光分離素子118Aを透過した光束は、クロスプリズム124によって合成される。 Therefore, a light beam that has been provided with red component image information and transmitted through the polarization separation element 118A, a light beam that has been provided with a green information image signal and transmitted through the polarization separation element 118B, and a light beam that has been provided with a blue information image signal have been provided to the polarization separation element 118A. The transmitted light beam is combined by the cross prism 124.
クロスプリズム124で合成された光束が、画像生成装置100Aから射出される光束である。この光束は、屈折光学系200に入射される。 The light beam synthesized by the cross prism 124 is a light beam emitted from the image generating apparatus 100A. This light beam is incident on the refractive optical system 200.
また、上記実施形態において、画像形成素子として発光機能を有する画像形成素子を用いても良い。この場合は、上記光源101は不要である。そこで、更なる小型化を図ることができる。 In the above embodiment, an image forming element having a light emitting function may be used as the image forming element. In this case, the light source 101 is not necessary. Therefore, further miniaturization can be achieved.
また、上記実施形態では、屈折光学系200が11枚のレンズ(L1〜L11)を含んでいる場合について説明したが、これに限定されるものではない、要するに、屈折光学系200によって形成される中間像が、屈折光学系200の光軸Axに対して+Y側の位置にあれば良い。 In the above embodiment, the case where the refractive optical system 200 includes eleven lenses (L1 to L11) has been described. However, the present invention is not limited to this. In short, the refractive optical system 200 is formed by the refractive optical system 200. The intermediate image may be at a position on the + Y side with respect to the optical axis Ax of the refractive optical system 200.
また、屈折光学系200における各光学素子の光学特性、及び面間隔は、いずれも一例であり、これに限定されるものではない。 In addition, the optical characteristics and the surface spacing of each optical element in the refractive optical system 200 are only examples, and are not limited thereto.
さらに、屈折光学系200におけるレンズL8の各光学面(入射側の面、射出側の面)の非球面形状は、一例であり、これに限定されるものではない。 Furthermore, the aspherical shape of each optical surface (incident side surface, outgoing side surface) of the lens L8 in the refractive optical system 200 is an example, and is not limited to this.
また、上記実施形態における凹面鏡500の反射面の形状は、一例であり、これに限定されるものではない。 Moreover, the shape of the reflective surface of the concave mirror 500 in the above embodiment is an example, and the present invention is not limited to this.
また、上記実施形態では、偏向素子として平面鏡を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、偏向面が、凹面鏡500からの光束の光路上であって、屈折光学系200の光軸Axと凹面鏡500における屈折光学系200からの光束の反射領域との間に配置されていれば良い。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a plane mirror was used as a deflection | deviation element, it is not limited to this. In short, it is sufficient that the deflecting surface is disposed on the optical path of the light beam from the concave mirror 500 and between the optical axis Ax of the refractive optical system 200 and the reflection region of the light beam from the refractive optical system 200 in the concave mirror 500. .
また、上記実施形態におけるプロジェクタ装置の形状は一例であり、これに限定されるものではない。 Further, the shape of the projector device in the above embodiment is an example, and the present invention is not limited to this.
また、上記実施形態におけるプロジェクタ装置の構成は一例であり、これに限定されるものではない。要するに、画像形成素子と、該画像形成素子を介したあるいは画像形成素子から発せられた光束の光路上に配置され、画像形成素子上の画像の拡大像を被投射面に投射する本発明の投射光学系とを少なくとも備えていれば良い。 Further, the configuration of the projector device in the above embodiment is an example, and the present invention is not limited to this. In short, the projection of the present invention is arranged on an optical path of an image forming element and a light beam that passes through or is emitted from the image forming element, and projects an enlarged image of the image on the image forming element onto a projection surface. It suffices to have at least an optical system.
また、本実施形態に係る投射光学系は、プロジェクタ装置以外に用いることができる。例えば、スキャナ装置の撮像光学系として用いることができる。 In addition, the projection optical system according to the present embodiment can be used other than the projector apparatus. For example, it can be used as an imaging optical system of a scanner device.
以上説明したように、本発明の投射光学系によれば、小型化を図るのに適している。また、本発明の画像表示装置によれば、小型化と拡大率の向上とを両立させるのに適している。また、本発明の画像表示システムによれば、小型化と拡大率の向上とを両立させるのに適している。 As described above, the projection optical system of the present invention is suitable for downsizing. Further, the image display device of the present invention is suitable for achieving both miniaturization and improvement of the enlargement ratio. Moreover, the image display system of the present invention is suitable for achieving both a reduction in size and an improvement in enlargement ratio.
10…プロジェクタシステム(画像表示システム)、100…画像生成装置、100A…画像生成装置、101…光源、107…画像形成パネル(画像形成素子)、120A…反射型液晶パネル(画像形成素子)、120B…反射型液晶パネル(画像形成素子)、120C…反射型液晶パネル(画像形成素子)、200…屈折光学系(第1光学系の一部、レンズ群)、210…反射鏡(第1光学系の一部、折り返しミラー)、500…凹面鏡500(第2光学系)、510…平面鏡(偏向素子)、1000…プロジェクタ装置(画像表示装置)、2000…上位装置(画像情報管理装置)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Projector system (image display system), 100 ... Image generating apparatus, 100A ... Image generating apparatus, 101 ... Light source, 107 ... Image forming panel (image forming element), 120A ... Reflective type liquid crystal panel (image forming element), 120B ... reflective liquid crystal panel (image forming element), 120C ... reflective liquid crystal panel (image forming element), 200 ... refractive optical system (part of the first optical system, lens group), 210 ... reflective mirror (first optical system) , 500 ... concave mirror 500 (second optical system), 510 ... plane mirror (deflection element), 1000 ... projector device (image display device), 2000 ... host device (image information management device).
Claims (11)
前記第1光学系からの光束の光路上で前記中間像の後方に配置され、凹面鏡を含む第2光学系と;
前記第2光学系からの光束の光路上であって、前記第1光学系の光軸と前記凹面鏡における前記第1光学系からの光束の反射領域との間に配置され、前記第2光学系からの光束を偏向する偏向面を有する偏向素子と;を備える投射光学系。 A first optical system that receives a light beam through the object and forms an intermediate image of the object at a position on one side with respect to the optical axis;
A second optical system disposed behind the intermediate image on an optical path of a light beam from the first optical system and including a concave mirror;
The second optical system is disposed on the optical path of the light beam from the second optical system and between the optical axis of the first optical system and a reflection region of the light beam from the first optical system in the concave mirror. A projection optical system comprising: a deflection element having a deflection surface for deflecting a light beam from the projection optical system.
前記画像生成装置からの光束の光路上に配置され、前記画像形成素子上の画像の拡大像を被投射面に投射する請求項1〜6のいずれか一項に記載の投射光学系と;を備える画像表示装置。 An image generating apparatus that includes a light source and an image forming element, and emits a light beam from the light source through the image forming element;
The projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system is disposed on an optical path of a light beam from the image generation device and projects an enlarged image of an image on the image forming element onto a projection surface. An image display device provided.
前記画像生成装置からの光束の光路上に配置され、前記画像形成素子上の画像の拡大像を被投射面に投射する請求項1〜6のいずれか一項に記載の投射光学系と;を備える画像表示装置。 An image generating device including an image forming element having a light emitting function and emitting a light beam from the image forming element;
The projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system is disposed on an optical path of a light beam from the image generation device and projects an enlarged image of an image on the image forming element onto a projection surface. An image display device provided.
前記画像表示装置の画像生成装置に画像に関する情報を送出する画像情報管理装置と;を備える画像表示システム。 An image display device according to any one of claims 7 to 10;
An image display system comprising: an image information management device that sends information about an image to an image generation device of the image display device.
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012063428A1 (en) * | 2010-11-12 | 2012-05-18 | 富士フイルム株式会社 | Image display device |
JP2013097326A (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-20 | Ricoh Co Ltd | Image display apparatus |
JP2014235414A (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-15 | リコー光学株式会社 | Projection optical system |
CN104238061A (en) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 核工业西南物理研究院 | Power-driven magnetic force transmission mechanism of gas puff snapshot imaging optical path |
US8922883B2 (en) | 2012-11-05 | 2014-12-30 | Ricoh Company, Ltd. | Magnification optical system |
US9069238B2 (en) | 2011-10-31 | 2015-06-30 | Ricoh Company, Ltd. | Image displaying apparatus |
JP2015138039A (en) * | 2014-01-20 | 2015-07-30 | 株式会社リコー | Projection optical system and image projection device |
US9158119B2 (en) | 2012-10-31 | 2015-10-13 | Ricoh Company, Ltd. | Enlargement optical system |
JP2016040614A (en) * | 2015-10-15 | 2016-03-24 | 株式会社リコー | Projection optical system and image display apparatus |
US10146121B2 (en) | 2014-05-07 | 2018-12-04 | Sony Corporation | Projection type image display device and control method of projection type image display device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009080462A (en) * | 2007-09-07 | 2009-04-16 | Ricoh Co Ltd | Projection optical system and image display device |
JP2009204846A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Ricoh Co Ltd | Projection optical system image display |
-
2009
- 2009-11-16 JP JP2009260636A patent/JP2011107295A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009080462A (en) * | 2007-09-07 | 2009-04-16 | Ricoh Co Ltd | Projection optical system and image display device |
JP2009204846A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Ricoh Co Ltd | Projection optical system image display |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012063428A1 (en) * | 2010-11-12 | 2012-05-18 | 富士フイルム株式会社 | Image display device |
US9069238B2 (en) | 2011-10-31 | 2015-06-30 | Ricoh Company, Ltd. | Image displaying apparatus |
JP2013097326A (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-20 | Ricoh Co Ltd | Image display apparatus |
US10451961B2 (en) | 2011-11-04 | 2019-10-22 | Ricoh Company, Ltd. | Focus adjustment system for an image display device |
US9158119B2 (en) | 2012-10-31 | 2015-10-13 | Ricoh Company, Ltd. | Enlargement optical system |
US8922883B2 (en) | 2012-11-05 | 2014-12-30 | Ricoh Company, Ltd. | Magnification optical system |
US9046674B2 (en) | 2012-11-05 | 2015-06-02 | Ricoh Company, Ltd. | Magnification optical system |
US9348121B2 (en) | 2012-11-05 | 2016-05-24 | Ricoh Company, Ltd. | Magnification optical system |
US9841584B2 (en) | 2012-11-05 | 2017-12-12 | Ricoh Company, Ltd. | Magnification optical system |
US10310238B2 (en) | 2012-11-05 | 2019-06-04 | Ricoh Company, Ltd. | Magnification optical system |
US10606042B2 (en) | 2012-11-05 | 2020-03-31 | Ricoh Company, Ltd. | Magnification optical system |
JP2014235414A (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-15 | リコー光学株式会社 | Projection optical system |
CN104238061A (en) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 核工业西南物理研究院 | Power-driven magnetic force transmission mechanism of gas puff snapshot imaging optical path |
JP2015138039A (en) * | 2014-01-20 | 2015-07-30 | 株式会社リコー | Projection optical system and image projection device |
US10146121B2 (en) | 2014-05-07 | 2018-12-04 | Sony Corporation | Projection type image display device and control method of projection type image display device |
JP2016040614A (en) * | 2015-10-15 | 2016-03-24 | 株式会社リコー | Projection optical system and image display apparatus |
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