JP4013928B2 - 照明装置、非球面レンズの設計方法、非球面レンズ及びプロジェクタ - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態を図面に基づき説明する。
図1は、本実施形態におけるプロジェクタの構成を概略的に示す図である。
プロジェクタ1は、単板式の液晶プロジェクタとして構成されており、光源3、ロッドインテグレータ4、第1光学系5及び非球面レンズ6が設けられた照明装置2と、変調素子としての液晶装置7と、図示しないスクリーンに画像などを投射する投射光学系100とを有する。
光源3から射出された光は、第1光学系で拡散され、平行化される。この平行光が非球面レンズ6の光軸付近6aを通過する場合、光路L1のように進み(図3(a))、画素領域7aの周縁部で内向性のコマ収差8を生じる(図4(a))。
また、この平行光が非球面レンズ6の周縁部6bを通過する場合、光路L2のように進み(図3(b))、画素領域7aの中央付近で負の球面収差9を生じる(図4(b))。
このように、画素領域7a上には、画素領域7aをカバーするようにコマ収差8及び球面収差9が形成される。
非球面レンズ6は、球面レンズ10から形成され、球面レンズ10の基本構成の設計(ステップ601)、球面レンズ系10の形成(ステップ602)、球面レンズ10の変形1(ステップ603)、球面レンズ10の変形2(ステップ604)の手順を経て設計が行われる。以下、各手順について説明する。
また、非球面レンズ6の近軸倍率、許容角度、焦点距離に関しては球面レンズの近軸倍率m1、許容角度θ1、焦点距離f1を基準として設計することとしたので、当該非球面レンズ6についての近軸倍率、許容角度、焦点距離を一から設計しなくても、精密な値を得ることができる。
上記実施形態では、非球面レンズ6は液晶装置7の画素領域7aをカバーするように平行光を収束するように説明したが、例えば図11に示すように、画素領域7aの範囲よりも広い範囲に平行光を収束させることが可能である。これにより、画素領域7aに対して照明マージンt1、t2を十分にとることができるので、画素領域7aの総ての画素に漏れの無いように光を当てることができる。
Claims (9)
- 照射面に照射する光を射出する光源と、
前記光源と前記照射面との間に設けられ、前記光源から射出された光を平行光にする第1の光学系と、
前記第1の光学系と前記照射面との間に設けられ、前記照射面の所定の領域で前記平行光の像に収差が生じるように前記平行光を前記照射面に収束させる第2の光学系と
を具備し、
前記第2の光学系が、少なくとも光軸周辺部の主平面が前記光の進行方向に対して傾くように設計されたレンズである
ことを特徴とする照明装置。 - 前記第2の光学系が、前記収差が前記所定の領域よりも広い範囲に生じるように前記平行光を収束させることが可能であることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記収差が、負の球面収差及び内向性のコマ収差のうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項1乃至請求項2のうちいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記第1及び第2の光学系を含めた光学系が、テレセントリック光学系であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれか一項に記載の照明装置。
- 光源から射出され平行化された光を照射面に収束させる非球面レンズの設計方法であって、
前記照射面の所定の領域で、収束させた前記平行光の像に収差が生じると共に、少なくとも光軸周辺部の主平面が前記光の進行方向に対して傾くように、非球面の形状を設計することを特徴とする非球面レンズの設計方法。 - 前記非球面レンズの設計方法が、
所定の近軸倍率、許容角度及び焦点距離を有する球面レンズを形成するステップと、
前記照射面の所定の領域で、収束させた前記平行光の像に収差が生じるように、前記球面レンズを変形させるステップと
を具備することを特徴とする請求項5に記載の非球面レンズの設計方法。 - 前記球面レンズを変形させるステップが、
前記球面レンズの主平面が前記光の進行方向に対して傾くように前記球面レンズを変形させるステップと、
前記変形した球面レンズの周縁部の主平面の前記光の進行方向に対する傾きを戻すように前記球面レンズを変形させるステップと
を有することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の非球面レンズの設計方法。 - 請求項5乃至請求項7のうちいずれか一項に記載の非球面レンズの設計方法により設計されたことを特徴とする非球面レンズ。
- 請求項1乃至請求項4のうちいずれか一項に記載の照明装置を搭載したことを特徴とするプロジェクタ。
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