JP2015127755A - 投射型画像表示装置及び投射光学系 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源と、照明光学系と、投射光学系とを備え、投射光学系は、正の屈折力を持つ第1光学系と、曲面反射面を持つ第2光学系を有し、第1光学系は、全ての光学部品が回転対称面を持つ共通の光軸で構成され、第1光学系を構成する複数の光学部品が、光軸と略平行に沿って移動することで変倍を行う変倍機能と、第1光学系を構成する、少なくとも1つの光学部品、もしくは複数の光学部品で構成される1つの群の光軸からの略垂直方向への移動によって2次像面を移動させる画面シフト機能1を有し、変倍機能による拡大側から縮小側までの任意の変倍位置において、画面シフト機能1は、光軸からの略垂直方向へ移動した光軸上では無い位置が初期位置となる変倍位置を一つ以上持つ、投射型画像表示装置。
【選択図】図3
Description
1.課題の整理
2.投射型表示装置の概要
3.投射型表示装置の概略構成例
4.投射光学系の構成例
4.1.第1の実施の形態
4.2.第2の実施の形態
5.まとめ
まず、投射型表示装置の一例について説明し、その後、本実施形態に係る投射型表示装置の課題について整理する。
図1は従来のプロジェクタ装置による投射例を示したものである。画面Aに投射する場合の人1および人2の位置を考える。人1および人2の位置はある投射距離以下には近づけない。たとえば人2の位置では影S1が出来てしまうため、近寄ることは出来ない。また、設置時天吊り金具S2が必要なため、大掛かりなものになってしまう。
先ず、投射型表示装置の概要について、プロジェクタ装置を例に挙げて、簡単に説明する。
続いて、超広角対応の液晶プロジェクタ装置の概略構成について説明する。図5は、液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示す説明図である。図例のように、液晶プロジェクタ装置は、その筐体内に、光源1と、照明光学系2と、投射光学系3と、を備えている。
ここで説明する液晶プロジェクタ装置は、投射光学系3に特徴がある。以下、投射光学系3の構成について、第1、2の実施の形態を例に挙げて順に説明する。
図7は、第1の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す光路図であり、(a)Wide、(b)Middle1、(c)Middle2、(d)Teleとなる。図例のように、投射光学系3は、正の屈折力を持つ第1光学系L1と、凹面反射面を持つ第2光学系L2と、を有している。第1光学系L1は、当該第1光学系L1を構成する全ての光学部品が回転対称面を持つ共通の光軸を有している。
(2) 0.05<φm/φ1w<0.2
の関係を同時に満たすことで偏心収差を抑えつつ、良好な光学性能を得ることが可能となる。
(3) 0.1<|SFmax|/FL<0.6
(4) 0.9<La/Lw
(5) 1.2<φw/φt<3
の関係を同時に満たすことで、図3で示すような画面位置および画面サイズを満たすことが出来る。
図27は、第2の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。図例では(a)Wide、(b)Teleの光路を示している。
また図28A〜図28Cは、第2の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。図例ではWide時における第1光学系のレンズ断面図を示している。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
(1)
光源と、
前記光源から発せられた光束を1次像面となる画像変調素子の面上に均一照射する照明光学系と、
前記画像変調素子で変調された前記1次像面の画像情報を2次像面となるスクリーン上へ拡大投射する投射光学系とを備え、
前記投射光学系は、
正の屈折力を持つ第1光学系と、
曲面反射面を持つ第2光学系を有し、
前記第1光学系は、全ての光学部品が回転対称面を持つ共通の光軸で構成され、
前記第1光学系を構成する複数の光学部品が、前記光軸と略平行に沿って移動することで変倍を行う変倍機能と、
前記第1光学系を構成する、少なくとも1つの光学部品、もしくは複数の光学部品で構成される1つの群の前記光軸からの略垂直方向への移動によって前記2次像面を移動させる画面シフト機能1を有し、
前記変倍機能による拡大側から縮小側までの任意の変倍位置において、前記画面シフト機能1は、前記光軸からの前記略垂直方向へ移動した光軸上では無い位置が初期位置となる変倍位置を一つ以上持つ、投射型画像表示装置。
(2)
前記変倍機能と前記画面シフト機能1は、拡大側から縮小側への変倍時において連動する、前記(1)に記載の投射型画像表示装置。
(3)
前記第1光学系は、全体で正の屈折力をもつ第11光学系と、全体で負の屈折力をもつ第12光学系で構成され、前記第11光学系に、前記変倍機能と前記画面シフト機能1を有する、前記(1)または(2)に記載の投射型画像表示装置。
(4)
前記任意の変倍位置において、前記初期位置とは異なる1つ以上の2次像面の移動を可能とする画面シフト機能2を持つ、前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の投射型画像表示装置。
(5)
前記画面シフト機能1および前記画面シフト機能2を実現する前記第1光学系の光学部品の屈折力φsと、前記変倍機能を実現するレンズ群のうち最も移動量の大きいレンズ群の屈折力φmと、前記第1光学系の拡大投射側の屈折力φ1wとが
(1) 0.05<|φs|/φ1w<0.8
(2) 0.05<φm/φ1w<0.3
の関係を同時に満たす、前記(4)に記載の投射型画像表示装置。
(6)
前記画面シフト機能1による拡大側から縮小側までの最大シフト量をSFmaxと、その時の全系の焦点距離FLと、拡大投射時での、前記第1光学系の光軸と前記2次像面との光軸との垂直方向の最短距離Lwと、前記変倍機能における任意の縮小側変倍位置における距離Laと、拡大側の全系の屈折力φwと、縮小側の屈折力φtとが、
(3) 0.1<|SFmax|/FL<0.6
(4) 0.9<La/Lw<5
(5) 1.2<φw/φt<3
の関係を同時に満たす、前記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の投射型画像表示装置。
(7)
前記第11光学系と前記第12光学系との間に、光路の向きを90度以上変換する平面反射面が配置される、前記(3)に記載の投射型画像表示装置。
(8)
正の屈折力を持つ第1光学系と、
曲面反射面を持つ第2光学系を有し、
前記第1光学系は、全ての光学部品が回転対称面を持つ共通の光軸で構成され、
前記第1光学系を構成する複数の光学部品が、前記光軸と略平行に沿って移動することで変倍を行う変倍機能と、
前記第1光学系を構成する、少なくとも1つの光学部品、もしくは複数の光学部品で構成される1つの群の前記光軸からの略垂直方向への移動によって前記2次像面を移動させる画面シフト機能1を有し、
前記変倍機能による拡大側から縮小側までの任意の変倍位置において、前記画面シフト機能1は、前記光軸からの前記略垂直方向へ移動した光軸上では無い位置が初期位置となる変倍位置を一つ以上持つ、投射光学系。
2 照明光学系
3 投射光学系
P 画像変調素子
L1 第1光学系
L2 第2光学系
L11 第11光学系
L12 第12光学系
P 液晶パネル
PP ダイクロイック・プリズム
Claims (8)
- 光源と、
前記光源から発せられた光束を1次像面となる画像変調素子の面上に均一照射する照明光学系と、
前記画像変調素子で変調された前記1次像面の画像情報を2次像面となるスクリーン上へ拡大投射する投射光学系とを備え、
前記投射光学系は、
正の屈折力を持つ第1光学系と、
曲面反射面を持つ第2光学系を有し、
前記第1光学系は、全ての光学部品が回転対称面を持つ共通の光軸で構成され、
前記第1光学系を構成する複数の光学部品が、前記光軸と略平行に沿って移動することで変倍を行う変倍機能と、
前記第1光学系を構成する、少なくとも1つの光学部品、もしくは複数の光学部品で構成される1つの群の前記光軸からの略垂直方向への移動によって前記2次像面を移動させる画面シフト機能1を有し、
前記変倍機能による拡大側から縮小側までの任意の変倍位置において、前記画面シフト機能1は、前記光軸からの前記略垂直方向へ移動した光軸上では無い位置が初期位置となる変倍位置を一つ以上持つ、投射型画像表示装置。 - 前記変倍機能と前記画面シフト機能1は、拡大側から縮小側への変倍時において連動する、請求項1に記載の投射型画像表示装置。
- 前記第1光学系は、全体で正の屈折力をもつ第11光学系と、全体で負の屈折力をもつ第12光学系で構成され、前記第11光学系に、前記変倍機能と前記画面シフト機能1を有する、請求項1に記載の投射型画像表示装置。
- 前記任意の変倍位置において、前記初期位置とは異なる1つ以上の2次像面の移動を可能とする画面シフト機能2を持つ、請求項1に記載の投射型画像表示装置。
- 前記画面シフト機能1および前記画面シフト機能2を実現する前記第1光学系の光学部品の屈折力φsと、前記変倍機能を実現するレンズ群のうち最も移動量の大きいレンズ群の屈折力φmと、前記第1光学系の拡大投射側の屈折力φ1wとが
(1) 0.05<|φs|/φ1w<0.8
(2) 0.05<φm/φ1w<0.3
の関係を同時に満たす、請求項4に記載の投射型画像表示装置。 - 前記画面シフト機能1による拡大側から縮小側までの最大シフト量をSFmaxと、その時の全系の焦点距離FLと、拡大投射時での、前記第1光学系の光軸と前記2次像面との光軸との垂直方向の最短距離Lwと、前記変倍機能における任意の縮小側変倍位置における距離Laと、拡大側の全系の屈折力φwと、縮小側の屈折力φtとが、
(3) 0.1<|SFmax|/FL<0.6
(4) 0.9<La/Lw<5
(5) 1.2<φw/φt<3
の関係を同時に満たす、請求項1に記載の投射型画像表示装置。 - 前記第11光学系と前記第12光学系との間に、光路の向きを90度以上変換する平面反射面が配置される、請求項3に記載の投射型画像表示装置。
- 正の屈折力を持つ第1光学系と、
曲面反射面を持つ第2光学系を有し、
前記第1光学系は、全ての光学部品が回転対称面を持つ共通の光軸で構成され、
前記第1光学系を構成する複数の光学部品が、前記光軸と略平行に沿って移動することで変倍を行う変倍機能と、
前記第1光学系を構成する、少なくとも1つの光学部品、もしくは複数の光学部品で構成される1つの群の前記光軸からの略垂直方向への移動によって前記2次像面を移動させる画面シフト機能1を有し、
前記変倍機能による拡大側から縮小側までの任意の変倍位置において、前記画面シフト機能1は、前記光軸からの前記略垂直方向へ移動した光軸上では無い位置が初期位置となる変倍位置を一つ以上持つ、投射光学系。
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