JP5508788B2 - 傾斜投写光学系及びそれを用いた投写型映像表示装置 - Google Patents
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Description
表示する投写型映像表示装置とその投写光学系に係わり、特に表示画面に映し出された映
像を投写面に対して斜め方向から投写する投写型映像表示装置とその光学系及び光学系を
構成するプラスチック製の成形レンズの加工方法に関する。
の表示画面を投写面であるスクリーンやボード等に拡大表示する投写型映像表示装置にお
いては、投写面で十分な大きさの拡大像が得られるようにすることは勿論であるが、プレ
ゼンターの影が投写面に映らない事やプレゼンターの目に直接拡大映像光が入らないよう
に、投写型映像表示装置と投写面の距離を短縮した所謂短投写型の投写光学系が市場に出
現し始めている。この投写光学系は投写面に対して斜め方向から拡大映像光が入射するよ
うに構成されている。(例えば特許文献1)
についても知られている。(例えば特許文献2)
一方、光路折り返しミラーを投写型映像表示装置と投写面の間に設け背面投写型とする
ことで見かけ上の投写距離を短縮した投写型映像表示装置も知られている。(例えば特許
文献3)
方向から拡大映像光が入射する傾斜投写光学系では、投写光学系と投写面との間に曲面ミ
ラーを配置して構成し、共軸投写光学系で曲面ミラーと該共軸投写光学系の間に中間像を
結像させこの中間像を曲面ミラーの拡大作用により投写面であるスクリーン上に拡大投写
する構成である。
りするためには曲面ミラーの位置を前記共軸投写光学系の光軸に沿って平行移動させなけ
ればならず曲面ミラーが前記光軸に対して傾かないように高精度移動調整機構が必要とな
るがこの移動調整機構については開示されていない。
、傾斜投写光学系特有の投写面であるスクリーンへの斜め投写に伴う投写映像の台形歪み
及びスクリーン上下方向の投写距離の差により生じる収差についての具体的な補正につい
て考慮されておらず、投写光学系とスクリーンとの間に配置した負のパワーを有する自由
曲面ミラーの製造方法については記載すら無い。
するミラーを回転可能とするためのミラー機構部を有し、このミラー機構部はミラーに対
しプロジェクタ本体からの投写光の投写角度が所定の角度となるように固定部にプロジェ
クタ本体を固定するものでプロジェクタ本体内部に設置された投写レンズをシフトするこ
となくリア投写を行うことができるばかりでなく、フロント投写(スクリーンに直接投写
)する場合には前記ミラー機構部にプロジェクタ本体を収納する構成としミラーへプロジ
ェクタ本体を収納した場合にコンパクトなサイズになるように考案されている。
本体の位置関係が固定されており、リア投写におけるスクリーン上の拡大像の倍率を変倍
方法や拡大映像の位置を調整する技術手段については考慮されていない。
る傾斜投写光学系及びそれを用いた投写型映像表示装置であって、斜め投写に伴う台形歪
みや収差をコンパクトな構成で補正すると伴に投写光を平面ミラーで折り返して投写面に
投写する場合投写型映像表示装置の設置性を大幅に向上した投写型映像表示装置を提供す
ることにある。
このプラスチックレンズは非球面形状とすることで自由曲面形状と比較して成形金型の加
工時間を低減し、かつ光路折り返しミラーも平面ミラーとすることで開発コストを大幅に
低減した投写型映像表示装置を提供することにある。
を投写面であるスクリーン等に斜めに拡大投写する所謂傾斜投写光学系で、複数のレンズ
で構成され投写面に最も近い位置に配置されたレンズは、映像光束が通過する映像垂直方
向の有効領域が前記複数レンズの光軸のうちで最多数のレンズにより共有される光軸を含
まない位置に配置し、その形状は光軸に対して軸非対称とすることで超広角化により発生
する収差や斜め投写によって発生する歪みを補正することが可能となる。
る画面垂直方向の位置を高かく(シフト量が大きい)することが可能となるので投写面に
最も近い位置に配置されたレンズと投写面の間に光路折り返し用に小型の平面ミラーを配
置することができる。
写面に最も近い位置に配置された前述のレンズの画面垂直方向有効領域上端が、平面ミラ
ーの画面垂直方向有効領域下端に対して上部に配置し、この平面ミラーが傾斜投写光学系
を最多数のレンズにより共有される光軸に対して所定の仰角を有するとともにこの仰角を
可変可能とする回転調整機構を設けることを特徴とするものである。
の傾斜投写光学系を備えた投写型映像表示装置においては投写面と投写型映像表示装置の
距離が短くても拡大率の大きな映像を得ることが可能となるとともに、前述の平面ミラー
を、前記最多数のレンズにより共有される光軸に沿って移動可能とする平面ミラー移動機
構を設けることを特徴とするものである。
は、光束が通過する映像垂直方向有効領域が前記複数レンズの光軸のうちで最多数のレン
ズにより共有される光軸を含まない位置に配置され、その形状はレンズ有効面の中心軸に
対して軸非対称な形状を有し、かつ前記最多数のレンズにより共有された光軸に対して対
称な非球面形状の一部分を切り取った形状であることを特徴とするものである。
大して投写する傾斜投写光学系を有し、その傾斜投写光学系は複数のレンズで構成され投
写面に最も近い位置に配置されたレンズは、光束が通過する映像垂直方向有効領域が前記
複数レンズの光軸のうちで最多数のレンズにより共有される光軸を含まない位置に配置さ
れ、投写型映像表示装置を形成する筐体の投写面に対向する面の画面垂直方向最大幅の範
囲に収納されたことを特徴とする投写ものである。
像を投写面に斜めに拡大して投写する傾斜投写光学系を有し、その傾斜投写光学系は複数
のレンズで構成され投写面に最も近い位置に配置されたレンズは、光束が通過する映像垂
直方向有効領域が前記複数レンズの光軸のうちで最多数のレンズにより共有される光軸を
含まない位置に配置され、投写面(スクリーン等)に最も近い位置に配置されたレンズと
投写面の間に光路折り返し用の平面ミラーを配置しこの平面ミラーは前述した最多数のレ
ンズにより共有された光軸に対して角度可変可能な回転調整機構を設けることで平面ミラ
ーを前述した最多数のレンズにより共有された光軸に対して所定の角度を持って配置した
第一の状態においてはこの平面ミラーで折り返された映像光束により得られる拡大映像が
映像表示面方向に得られる構成とし他方前記平面ミラーを投写型映像表示装置に収納した
第二の状態においては前述した複数レンズの光軸のうちで最多数のレンズにより共有され
る光軸を延長した方向に拡大映像が得られるように構成したことを特徴とする。
る手段を有し、検出した回転角に応じて投影映像の画面歪みを自動的に補正する映像補正
機能を有することを特徴する。
た光軸に垂直な軸に対して所定の角度θ1を持って配置した場合にはこの平面ミラーで折
り返された映像光束により得られる拡大映像は前記映像表示面方向に拡大映像が得られる
ように構成し、前記投写型映像表示装置は該拡大映像と略垂直な基準平面に対してθ2傾
けて配置してよりなり前記θ1とθ2はが所定の下記の関係式を満足する事を特徴とする
。
1.5≦θ2/θ1≦2.0
置されたレンズはプラスチック製で光束が通過する映像垂直方向有効領域が前記複数レン
ズの光軸のうちで最多数のレンズにより共有される光軸を含まない位置に配置されこのプ
ラスチックレンズは投写光学系を構成する最多数のレンズにより共有された光軸に対して
対称な非球面形状の一部分を切り取った形状とすることで成形金型加工を行うのに前記最
多数のレンズにより共有された光軸に対称となるように複数個の成形金型を配置して切削
加工することが可能となるという特徴を持つ。
表示装置であって、斜め投写に伴う台形歪みや収差をコンパクトな構成で補正すると伴に
小型の平面ミラーを投写型映像表示装置に収納可能な構造とし、投写光を平面ミラーで折
り返して投写面に投写する場合には平面ミラーの角度を調整することで投写映像の位置を
可変可能としさらに平面ミラーを光軸方向に移動させること投写映像の倍率を変倍するこ
とで投写型映像表示装置の設置性を大幅に向上させることが可能となる。
置されたレンズを、光束が通過する映像垂直方向有効領域が前記複数レンズの光軸のうち
で最多数のレンズにより共有される光軸を含まない位置に配置し前記光軸に対して対称な
非球面形状の一部分を切り取った形状とすることで成形金型の加工時間を大幅に低減し、
かつ光路折り返しミラーも平面ミラーとすることで開発コストを大幅に低減できる。
、以下の各図において、共通な機能を有する要素には同一符号を付して示し、一度説明し
たものについては、その重複する説明を省略する。
図であって、特に、平面ミラー(図示せず)を固定枠2に固定し映像光束3を折り返して
映像表示面(図示せず)方向の投写面に斜め方向から投写する傾斜投写光学系(図示せず
)を備えており、前述した傾斜投写光学系、照明光学系、回路部品等の主要部品(図示せ
ず)は下部筐体9と上部筐体1a内部に収められている。
転機構であり必要によっては平面ミラーの仰角が検知できる検知手段を備え、6及び7は
平面ミラー移動部を固定する固定部、8は平面ミラー移動機構、R1は拡大映像光束の画
面垂直方向上限光、R2は拡大映像光束の画面垂直方向下限光である。
ついては後ほど詳細に述べる。
2に固定し映像光束3を折り返して映像表示面(図示せず)方向の投写面に斜め方向から
投写できるので映像投写表示装置から投写面までの見かけの投写距離を大幅に低減できる
ばかりか、移動機構8により平面ミラーを投写型映像表示装置の筐体に対して移動させ固
定部6、固定部7により所定の位置に固定することで筐体を移動させることなく投写面ま
での投写距離を変更できこの結果、投写面上の映像の拡大率を容易に変更可能となるだけ
でなく図3及び図4に示すように平面ミラー回転・固定機構4又はミラー固定枠の回転機
構5により所定の仰角から角度調整が可能で、投写面上の映像の表示位置を任意に可動で
きる。
くは両方に所定の仰角に対しての平面ミラー回転角が検知できる回転角検知手段(例えば
ロータリーエンコーダー等)を備え映像回路の画面垂直方向のキーストン補正を得られた
回転角に合わせて自動補正することで更に使い勝手が向上する。
定枠2に固定し映像光束3を折り返して映像表示面(図示せず)方向の投写面に斜め方向
から投写する場合に平面ミラーの有効面積を小さくするため、映像投写表示装置と平面ミ
ラーの間隔を短くしかつ傾斜投写光学系のシフト量(投写レンズ光軸と拡大映像垂直方向
下端が重なればシフト量10:0、拡大映像垂直方向の幅を10とした場合光軸より拡大
映像垂直方向下端が上にあればマイナス量として定義する)がマイナスになるように(即
ち光軸より上に位置するように)設計している。
に、図4に示すように平面ミラーは回転・固定機構4又はミラー固定枠の回転機構5によ
り所定の仰角からθ1だけ傾けこれに対応して映像投写表示装置を投写面に垂直な面に対
してθ2だけ傾ける事で投写面に歪みの少ない拡大像を得ることが可能となるが、実際に
本願発明の映像投写表示装置を試作し実験により映像処理による垂直キーストン歪み補正
と画質低下の関係を調べた。
向上部の映像が下部の映像に比べて拡大率が大きくなりすぎ映像回路で垂直キーストン補
正を行っても画質が低下し反対にこのθ2とθ1の比率(θ2/θ1)が2.5以上の場
合は投写面の画面垂直方向下部の映像が上部の映像に比べて拡大率が大きくなりすぎ映像
回路で垂直キーストン補正を行っても画質低下が大きく、θ2とθ1の比率(θ2/θ1
)を2.0近傍に設定すると最も画質低下を軽減できることを見出した。
せず)をセット筐体上部に収納した場合の形態を模式的に示した図をで、図5は側面図、
図6は正面図である。
ず)を固定する固定枠2に固定し、平面ミラー回転・固定機構4及びミラー固定枠の回転
機構5及び移動機構8、固定部6、固定部7によりセット筐体上部の所定の位置に収納可
能とし、ミラー収納時には光路を折り返すことなく傾斜投写光学系を構成する最多数のレ
ンズにより共有される光軸に沿った方向に拡大投写することが可能となる。
をセット筐体上部に収納した場合の形態を模式的に示したセット正面図で、傾斜投写光学
系を構成する複数枚のレンズのうち投写面に最も近い位置に配置されたレンズ(図6では
L17として表示)は映像表示面有効領域の縦横比(アスペクト比)とほぼ等しい長方形
もしくは台形形状とし不要光を遮蔽し光束が通過する映像垂直方向有効領域が前記複数レ
ンズの光軸のうちで最多数のレンズにより共有される光軸を含まない位置に配置すること
で前記投写型映像表示装置を形成する筐体の投写面に対向する面の画面垂直方向最大幅に
収めることでデザイン性を大幅に向上できる。
収納しても或いは開放状態としても拡大映像が得られる映像投写表示装置の構造について
説明したが、本願発明の傾斜投写光学系を備えていれば前述の光路折り返し用の平面ミラ
ーを筐体に収納した状態で使用不可能な映像投写表示装置としても本願発明に抵触するこ
とは言うまでもない。
の平面ミラーを備えておらず傾斜投写光学系を構成する最多数のレンズにより共有される
光軸に沿った方向に拡大投写する構成を成す。
したセット正面図で、傾斜投写光学系を構成する複数枚のレンズのうち投写面に最も近い
位置に配置されたレンズ(図8ではL17として表示)は映像表示面有効領域の縦横比(
アスペクト比)とほぼ等しい長方形もしくは台形形状として不要光を遮蔽し光束が通過す
る映像垂直方向有効領域が前記複数レンズの光軸のうちで最多数のレンズにより共有され
る光軸を含まない位置に配置され前記投写型映像表示装置を形成する筐体の投写面に対向
する面の画面垂直方向最大幅に収めさらに前述のL17の外形中心が筐体の投写面に対向
する面の中心線より上に位置することで外観上のバランスが良好となりデザイン性を大幅
に向上できる。
、特に、投写型映像表示装置の投写距離を極力短縮するため、傾斜投写光学系を構成する
複数枚のレンズのうち投写面に最も近い位置に配置されたレンズは映像表示面有効領域の
縦横比(アスペクト比)とほぼ等しい長方形もしくは台形形状として不要光を遮蔽し光束
が通過する映像垂直方向有効領域が前記複数レンズの光軸のうちで最多数のレンズにより
共有される光軸を含まない位置に配置することで短距離から斜めに拡大して投写する短距
離投写の傾斜投写光学系について説明する。
まず、添付の図9は、上記投写光学系の基本的な構成を示す断面図であり、当該光学系
の構成をXYZ直交座標系におけるYZ断面で示している。ここで、投写光学系の説明の
都合上、映像表示面である液晶パネル122とクロスプリズム111を右側に、投写面を
左側にとして表示する。本実施例は図27(a)(b)に示したレンズデータに対応した
もので、最も投写面に近い位置に配置されたレンズL17はプラスチックの非球面レンズ
形状であり映像光束が通過するレンズの有効領域が傾斜投写光学系を構成する複数枚のレ
ンズにより共有される光軸11を含まない位置に配置することで画面周辺において結像す
る光束をL17のレンズ形状単独で制御可能となり傾斜投写によって発生する台形歪みや
超広角化に伴う収差(特に高次のコマ収差や非点収差)の補正を実現している。またL1
7のレンズ形状は映像表示面有効領域の縦横比(アスペクト比)とほぼ等しい長方形もし
くは映像光束が通過する領域に合わせた台形形状とすることで結像性能を低下させる不要
光を遮蔽する効果もある。さらに、前述のL17の外形形状を光軸11に対称な円形状と
しないことで小型化が可能となりこの結果、本実施例の傾斜投写光学系を投写型映像表示
装置の筐体内に収納した場合でもL17の外形を投写面に対向する面の画面垂直方向最大
幅内に収めることが可能となると同時に前述のL17の外形中心が筐体の投写面に対向す
る面の中心線より上に位置することで外観上のバランスが良好となりデザイン性を大幅に
向上できる。
比)とほぼ等しい長方形もしくは映像光束が通過する領域に合わせた台形形状(同図では
断面形状を図示)とするとして示したが、本発明の傾斜投写光学系を実現するレンズ構成
においては、図15に示すようにL14、L15などのレンズについても映像光束が通過
しない領域が存在するのでこの領域を除いてレンズ外形形状を決定すれば光軸に対称な従
来のレンズ外形形状に対して小型化が可能となり、この光学系を備えた投写型映像表示装
置の小型・軽量化には有効となる。
像光束が通過するレンズの有効領域が傾斜投写光学系を構成する複数枚のレンズにより共
有される光軸11を含んだ位置に配置されているため光軸11に対して対称な非球面形状
としている。本実施例の傾斜投写光学系を実現するための投写レンズはガラス14枚、プ
ラスチック3枚の17枚構成で4部品(B1、B2、B3、B4)構成のレンズ鏡筒によ
り保持固定される。なお、投写距離を変更して拡大率を変化させた場合は前述した鏡筒B
3に対する鏡筒B4の相対位置を変化させることでフォーカス調整が可能となる。
号により変調することで映像を表示する液晶パネル122の表示画面の中央とし、Z軸は
映像表示用液晶パネル122(図示せず)の法線と平行であるものとする。Y軸は映像表
示用液晶パネル122(図示せず)の表示画面の短辺と平行であり、映像表示用液晶パネ
ル122(図示せず)の縦(上下)方向と等しいものとする。X軸は、映像表示用液晶パ
ネル122(図示せず)の表示画面の長辺と平行であり、映像表示用液晶パネル122の
横(左右)方向と等しいものとする。また、添付の図10は投写型映像表示装置を構成す
る傾斜投写光学系の実施例としての投写レンズの斜視図であり、図10は投写レンズに光
路の折り曲げ用の平面ミラーを省略して示した断面図である。
に示し、この時のとり得るレンズデータのうち球面系に関するデータを図25(a)に非
球面系に関するデータを図25(b)に示す。また第二の実施例としての傾斜投写光学系
を実現する投写レンズの断面図を図13に示し、この時のとり得るレンズデータのうち球
面系に関するデータを図26(a)に非球面系に関するデータを図26(b)に示す。同
様に第三の実施例としての傾斜投写光学系を実現する投写レンズの断面図を図14に示し
、この時のとり得るレンズデータのうち球面系に関するデータを図27(a)に非球面系
に関するデータを図27(b)に示す。
像表示位置の光軸からのシフト量S1及び映像の垂直方向サイズDvを纏めると次のよう
になる。
L0(mm) Dv(mm) S1(mm)
60“ 投写時 実施例1 650.1 747.1 186.8
60“ 投写時 実施例2 651.3 747.1 186.8
60“ 投写時 実施例3 650.0 747.1 186.8
80“ 投写時 実施例1 885.6 996.1 249.0
80“ 投写時 実施例2 885.6 996.1 249.0
80“ 投写時 実施例3 882.4 996.1 249.0
100“投写時 実施例1 1011.7 1245.0 331.3
100“投写時 実施例2 1011.9 1245.0 331.3
100“投写時 実施例3 1011.8 1245.0 331.3
本発明で得られる傾斜投写光学系を実現する投写レンズは上記のように映像の垂直方向
サイズDvに対してシフト量S1を20%以上とすることが可能となる。また投写画面寸
法D(mm)と投写距離L0(mm)の比D/L0は一般的な投写型映像表示装置の場合
、60インチ投写で画面寸法1524(mm)と投写距離1800(mm)でありこの比
D/L0は0.85となる。更に短いものでも投写距離1000(mm)程度でありこの
比D/L0は1.52となるが、本発明の傾斜投写光学系では、上述したようにD/Lが
2.0以上でも実現可能となり、実施例では2.34が実現できている。
像表示装置をも実現できる。試作の結果、最も投写面に近い位置に配置されたレンズと平
面ミラーの間隔が約150mmとなるので図11に示すL1は上記L0に対して150m
m程度短縮される。また、セット奥行き350mmとすれば平面ミラーで光を折り返した
場合には本発明の投写型映像表示装置から投写面までの距離は前記L0に対して500m
m短縮され、少ない設置スペースで大画面が得られることやプレゼンターが投写型映像表
示装置の映像光を直接見ることが無くなる等大きなメリットとなる。
ニズムとレンズデータの具体的な読み方について図12に示す構成の実施例1の投写レン
ズについて図25(a)(b)に示すレンズデータを用いて説明する。全体としては3群
構成のレンズで投写面(スクリーン)側から順にL16からL12が第3群を構成し、L16からL13が全て凹レンズとしてテレセントリックな構成とし同時に倍率色収差を低減するためにL12をアッベ数の小さい硝材を用いた凸レンズを配置している。さらに、L16を図16に示すように傾斜投写光学系を構成する複数枚のレンズにより共有される光軸11を含まない位置に配置することで、画面周辺において結像する光束をL16のレンズ形状単独で制御することが可能な強い非球面形状として、傾斜投写によって発生する台形歪みや超広角化に伴う収差(特に高次のコマ収差や非点収差)の補正を実現している。この時、L16のレンズ外形形状は前述した理由により光軸に対称な円形状とする必要が無く、映像表示面有効領域の縦横比(アスペクト比)とほぼ等しい長方形もしくは映像光束が通過する領域に合わせた台形形状とすることが出来る。このため、結像性能を低下させる不要光を遮蔽する効果もある。さらに、前述のL16の外形形状を光軸11に対称な円形状としないことで小型化が可能となりこの結果、本実施例の傾斜投写光学系を投写型映像表示装置の筐体内に収納した場合でもL16の外形を投写面に対向する面の画面垂直方向最大幅内に収めることが可能となると同時に前述のL16の外形中心が筐体の投写面に対向する面の中心線より上に位置することで外観上のバランスが良好となりデザイン性を大幅に向上できる。
形状を有するレンズで光軸から離れた場所を通過し光軸に略平行な光束により発生する球
面収差や低次のコマ収差を補正し、L10及びL9は正の屈折力を有するガラスレンズ投
写レンズの屈折力の一部を分担しかつL9が投写面(スクリーン)側に凸のメニスカス形
状としてコマ収差と非点収差の発生を押えている。
4のトリプレットレンズに負の屈折力を持たせる事でより強いテレセントリック性を持た
せている。さらに、L3を強い非球面形状を有するレンズとして光軸から離れた場所を通
過し光軸に斜めな光束により発生する輪帯コマ収差を補正することで、投写レンズ全体と
して傾斜投写しても歪みを抑えかつ良好なフォーカス性能を実現した。図13及び図14
に示した本発明のその他の実施例の投写レンズは図12のL15をそれぞれL15とL1
6に分割し収差補正能力を向上したもので図12の非球面レンズL16が図13及び図1
4ではL17に置換されただけで得られる効果や投写光学系の構成は同じである。
、図27(a)(b)を用いて、その具体的な数値を例示しながら説明する。
写光学系の構成を示しており、前述したXYZ直交座標において、図12はYZ断面での
構成を示している。本発明の映像投射装置には図1から図6に示したように光路折り曲げ
ミラー(図示せず)を配置した構成も実現可能であるが、説明の都合上、図7及び図8に
示す光路折り曲げミラーが無いことを念頭に説明する。図12の投写光学系の構成図はZ
軸方向に展開して示しており、このことは図13から図15でも同様である。
)P0から射出した光は、複数のレンズを含む投写レンズのうち、まず、回転対称形状の
面のみを有するレンズのみで構成される第1群及び第2群を通過する。そして、レンズ外
形中心に対しては回転非対称な非球面レンズL16を含む第3群を通過し投写面に拡大投
写される。
レンズで構成されており、各屈折面のうち4つの面は回転対称な非球面であり、他は球面
である。ここに用いられた回転対称な非球面は、各面ごとのローカルな円筒座標系を用い
て、図25(b)の式(1)で表される。
cは頂点での曲率、kは円錐定数、AからJはrのべき乗の項の係数である。
に曲率の中心がある場合は正の値で、逆の場合は負の値で表わしている。また図25(a
)において面間距離は、そのレンズ面の頂点から次のレンズ面の頂点までの距離を示す。
あるレンズ面に対して、次のレンズ面が図25(a)の中で左側に位置するときには面間
距離は正の値、右側に位置する場合は負の値で表している。さらに、図25(a)におい
て面番号(9)、面番号(10)、面番号(23)、面番号(24)、面番号(33)、
面番号(34)は光軸に回転対称な非球面であり、図25(a)では表中面の番号の横に
非球面と記載して分かり易く示している。
ることがわかる。斜め入射による台形歪は、斜め入射の方向に極端に大きく発生し、これ
と垂直な方向に歪量は小さい。従って、斜め入射の方向とこれに垂直な方向とでは、大幅
に異なる機能が必要であり、回転対称で全方向に機能する上記コーニック係数kを利用し
ないことにより、非対称な収差を良好に補正することができる。
晶パネルの画面上に16×9のアスペクト比で対角0.59インチの範囲の光変調された
光学像(調光像)を投写面であるスクリーンに対角60インチ、80インチ、100イン
チに拡大投写した場合に取り得る値を記載しておりそれずれのサイズの拡大像で最適フォ
ーカス性能を得るためにレンズ間隔(30)と(34)の値が図25(b)の下表の面間
隔の値となるようにL15及びL16を光軸に平行に移動させると良い。
マットで記載している。
した投写像のスポット形状を図16に、本数値実施例2の図26(a)(b)に記載した
レンズデータで80インチに拡大投写した投写像のスポット形状を図17に、更に本数値
実施例3の図27(a)(b)に記載のレンズデータで80インチに拡大投写した投写像
のスポット形状を図18に示す。
.67)、(−6.53,3.67)、(−3.92,2.20)、(0.0,0.0)
、(0,0)、(−6.53、0.0)、(−3.92、−2.20)、(0、−3.6
7)(−5.53,−3.67)(−5.22,−3.67)(−5.22,3.67)の
10点から射出した光束のスポットダイアグラムを、その下から順に示しており、そのス
ケールの単位は5mmである。また、各スポットダイアグラムの横方向は、映像表示面で
ある液晶パネル上でのX方向であり、縦方向は映像表示面である液晶パネル上でのY方向
である。図17及び図18に示したスポットダイアグラムも映像表示面である液晶パネル
の表示画面上、X,Y座標で同様の値の点から光束により得られたもので良好な性能を維
持していることが分かる。
述べた。なお、上記の例では、投写レンズから出射された光線は光路折り返し用の平面ミ
ラーで折り返されて映像表示面である液晶パネルに向かうようにも構成されるが、本発明
はこれに限定されるものではなく、投写レンズの配置位置によっては、上記した折り返し
用の平面ミラーを省略してもよいことは言うまでもない。
する。図19において、光源101は、ランプ98と、リフレクタ99とからなる。この
ランプ98は、高圧水銀ランプの白色ランプである。また、リフレクタ99は、ランプ9
8を背後側から覆うように配置された、例えば、回転放物面形状の反射面を有するもので
あり、円形又は多角形の出射開口を有している。そして、このランプ98から射出された
光は、回転放物面形状の反射面を有するリフレクタ99によって反射され、光軸115に
略平行となり、光源101から略平行の光束が射出される。光源101から射出された光
は、マルチレンズ方式のインテグレータに入射する。
103aと第2のマルチレンズ素子103bとから構成されている。なお、第1のマルチ
レンズ103aのレンズセル形状は、光軸115方向から見て液晶パネル112a、112
b、112cとほぼ相似な矩形形状を有しており、複数のレンズセルがマトリックス状に
配設されて形成されたものであり、光源から入射した光を複数のレンズセルで複数の光に
分割し、もって、効率よく第2のマルチレンズ素子103bと偏光変換素子104を通過
するように導く。すなわち、第1のマルチレンズ素子103aは、ランプ98と第2のマ
ルチレンズ素子103bの各レンズセルとが光学的に共役な関係になるように設計されて
いる。
aと同様に、光軸115方向から見て矩形形状であり、かつ、複数のレンズセルがマトリ
クス状に配設された構成を有しており、当該レンズ素子を構成するレンズセルは、それぞ
れ、対応する第1のマルチレンズ素子121のレンズセル形状を、重畳レンズ108a,
108b,108cと共に液晶パネル122a,122b,122c上に投影(写像)する
。そして、この過程で、偏光変換素子104の働きによって、第2のマルチレンズ素子1
03bからの光は所定の偏光方向に揃えられる。同時に、第1のマルチレンズ素子103
aの各レンズセルによる投影像は、それぞれ、重畳レンズ108a,108b,108cの
働きにより重畳され、もって、それぞれに対応した液晶パネル112a、112b、11
2c上の光量分布が一様となる。
たレンズはプラスチック製で光束が通過する映像垂直方向有効領域が前記複数レンズの光
軸のうちで最多数のレンズにより共有される光軸を含まない位置に配置されこのプラスチ
ックレンズは投写光学系を構成する最多数のレンズにより共有された光軸に対して対称な
非球面形状の一部分を切り取った形状とする。
ークである金型を回転させバイトで切削し所望のレンズ形状に対応した金型形状を得る方
式と同図(b)に示したようにワークを固定しバイトを回転させてながら必要な金型形状
を加工する方式があるが、(a)に比べ(b)の方式で鏡面を得ようとすると切削時間は
約10〜20倍必要となる。(b)の方式は回転非対称な自由曲面の加工に優位であり(
a)の方式は回転対称な非球面形状の加工を短時間で行うのに適している。
たレンズはプラスチック製で光束が通過する映像垂直方向有効領域が前述した複数レンズ
の光軸のうちで最多数のレンズにより共有される光軸を含まない位置に配置されこのプラ
スチックレンズは投写光学系を構成する最多数のレンズにより共有された光軸に対して対
称な非球面形状の一部分を切り取った形状とすることで成形金型加工を行うのに前述した
図21(a)に示すように多軸加工機でワークである金型を回転させバイトで切削し所望
のレンズ形状に対応した金型形状を得る方式が採用でき短い加工時間で金型加工が可能と
なり開発コストを抑えることが可能となる。
場合には本願発明によれば複数個同時に加工することが可能となり、例えば2個同時に加
工する場合には図22に示すように回転軸に対称に2つの金型(ワーク)を配置すると加
工時の切削バランスが良く高精度に所望の金型形状を得ることが可能となる。更に図23
には4つの金型を同時に加工する場合の最適な配置を示しているが、奇数個同時の場合で
も回転角(360度)を同時加工する金型数量で除した角度ずらして配置することで同様
の効果が得られることは言うまでもない。
の外形形状は、例えば図24に示したような長方形形状となるこの時、レンズ有効面の外
形形状を基にした中心軸に対しては軸非対称なレンズ面形状となるが上述した傾斜投写光
学系を構成する最多面のレンズにより共有された光軸に対しては対称な非球面形状となっ
ている。
固定部、5…平面ミラー回転機構、6…固定部1、7…固定部2、8…平面ミラー移動機
構、9…投写型映像表示装置の下部筐体、11…光軸、12…空間、13…ミラー回転軸、14…平面ミラー、15…ミラー保持部、R1…上限光、R2…下限光、θ1…ミラーの仰角、θ2…投写型映像表示装置の仰角、1b…投写型映像表示装置の上部筐体2、L17…プラスチックレンズ、L1…レンズ、L2…レンズ、L3…レンズ、L4…レンズ、L5…レンズ、L6…レンズ、L7…レンズ、L8…レンズ、L9…レンズ、L10…レンズ、L11…レンズ、L12…レンズ、L13…レンズ、L14…レンズ、L15…レンズ、L16…レンズ、98…管球、99…リフレクタ、101…光源、102…紫外線カットフィルタ、103…マルチレンズ方式インテグレータ、103a…第1のマルチレンズ素子、103b…第2のマルチレンズ素子、104…偏光変換素子、115…光軸、116a,116b,116c,116d…ミラー、117a,117b…ダイクロイックミラー、108a,108b,108c…重畳レンズ、105,109,110…フィールドレンズ
Claims (11)
- 投写面に対して斜め方向から映像表示素子の映像を拡大投写する複数のレンズからなるレンズ群と、
前記投写面、及び、前記投写面に光学的に最も近い位置に配置される第1のレンズ、の間に配置された平面ミラーと、
前記平面ミラーを稼動する稼動機構と、を備え、
前記第1のレンズを通過する映像光束の有効領域は、前記レンズ群のうち少なくとも前記第1のレンズを含まない複数のレンズにより共有される光軸を含まず、
前記稼動機構は、前記平面ミラーを保持するミラー保持部と、前記ミラー保持部を回動する回動中心となるミラー回転軸を有し、
前記ミラー回転軸は、前記第1のレンズが占める空間を前記光軸に対して反転した空間と、少なくとも一部が重なるように配置される、投写型映像表示装置。 - 前記稼動機構は、前記平面ミラーを前記光軸に対して所定角度を持って配置する第1の状態、及び、前記平面ミラーを投写型映像表示装置に収納する第2の状態を具現し、
前記第1の状態においては、前記平面ミラーで反射した映像光束により得られる拡大映像は前記映像表示素子の表示面方向に得られるように構成され、
前記第2の状態においては、当該拡大映像は前記光軸を延長した方向に得られるように構成される、請求項1記載の投写型映像表示装置。 - 前記所定角度をθ1、前記投写面と略垂直な基準平面に対する前記投写型映像表示装置が配置された角度をθ2とすると、1.5≦θ2/θ1≦2.5を満足する、請求項2記載の投写型映像表示装置。
- 前記第1のレンズの画面垂直方向有効領域上端は、前記平面ミラーの画面垂直方向有効領域下端より上部に位置する、請求項1乃至3何れか一に記載の投写型映像表示装置。
- 前記平面ミラーは、前記光軸に沿って移動可能とする移動機構を備える、請求項1乃至4何れか一に記載の投写型映像表示装置。
- 前記平面ミラーの回転角を検知する検知手段と、
前記検知手段が検知した回転角に応じて、前記投写面上の映像の歪みを補正する映像補正手段を備える、請求項1乃至5何れか一に記載の投写型映像表示装置。 - 前記第1のレンズの形状は、前記映像光束の有効領域を含まない部分の一部が切り取られた形状である、請求項1乃至6何れか一に記載の投写型映像表示装置。
- 前記第1のレンズの形状はレンズ有効面の中心軸に対して軸非対称な形状であり、かつ、前記光軸に対して対称な非球面形状の一部が切り取られた形状である、請求項7記載の投写型映像表示装置。
- 前記第1のレンズから前記投写面までの間隔をL、前記投写面の対角寸法をDとすると、2.0<D/Lを満足する、請求項1乃至8何れか一に記載の投写型映像表示装置。
- 前記第1のレンズはプラスチックレンズであり、
前記第1のレンズから連続して配置される所定数の複数のレンズのうち、少なくとも1つの屈折率は1.8以上である、請求項1乃至9何れか一に記載の投写型映像表示装置。 - 当該投写型映像表示装置を形成する筐体の投写面に対向する面の画面垂直方向最大幅に収納される、請求項1乃至10何れか一に記載の投写型映像表示装置。
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