JP6500959B2 - 投射装置 - Google Patents
投射装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6500959B2 JP6500959B2 JP2017192549A JP2017192549A JP6500959B2 JP 6500959 B2 JP6500959 B2 JP 6500959B2 JP 2017192549 A JP2017192549 A JP 2017192549A JP 2017192549 A JP2017192549 A JP 2017192549A JP 6500959 B2 JP6500959 B2 JP 6500959B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- screen
- lens
- free
- projection apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Lenses (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Description
屈折光学系と凹面ミラーを用いた超短投射プロジェクタが、特許文献1〜3等に提案されている。
(1) 5度<θ<20度
を満足し、前記光学素子からの反射光は、前記自由曲面レンズまたはその保持部材を照射しないことを特徴とする。
図1は、投射装置の実施の1形態を説明するための図である。
図1において、符号LVは「画像表示素子の画像形成部」、符号10、11は「屈折光学系」、符号12は「凹面ミラー」、符号13は「光学素子」、符号SCは「スクリーン」を示す。
基準面内において、スクリーンSCの法線方向に平行な方向を、図1に軸Zとして示している。また、基準面内で、軸Zに直交する方向に平行な方向を軸Yで示している。
この「中間像」は平面像として結像する必要はなく、この実施の形態においても「曲面像」として結像している。
具体的な形状としては、ドット状の物でもよいし、ライン状のもの、円形状、多角形形状、文字形状や、記号形状等でもよい。
テーパ形状とともに凹凸の表面形状を有しても良い。
熱伝導性の高い素材を用いることで、不要光や2次不要光が自由曲面レンズやその保持部を照射しても、熱を逃がして蓄熱を少なくでき、熱の影響を低減できる。
シフトの様子は、図1の実施の形態と同様、図2に示す如くである。
画像表示素子からスクリーンSCに到る結像光路上に、画像表示素子側から、屈折光学系10、11と、反射光学系12、16と、光学素子13と、を有する。
具体的な形状としては、ドット状の物でもよいし、ライン状のもの、円形状、多角形形状、文字形状や、記号形状等でもよい。
テーパ形状とともに凹凸の表面形状を有しても良い。
熱伝導性の高い素材を用いることで、不要光や2次不要光が自由曲面レンズもしくは自由曲面レンズの保持部にあたっても、熱を逃がすことができ、熱の影響を低減できる。
「遮光部材」を設置することにより、光学素子からの反射光を遮ることができ、性能劣化を防ぐことが可能となる。
別体とすることで他の群からの熱伝導を抑えることができ、形状変化や偏心が起こりにくくなり、性能劣化をより有効に抑えられる。
30度<θ (2)
条件(1)または(2)を満たすことにより、投射装置を小型化しつつ、自由曲面レンズやその受け部に反射光が当たらないようにすることが容易になる。
条件(3)を満足する投射装置は、極めて短い投射距離で大サイズの拡大画像を投影できる。
これら実施例には、非球面と自由曲面とが採用されている。以下において、非球面および自由曲面の形状特定は、以下の式による。
「非球面形状」は、周知の次式(A)により表現する。
X=C・H2/[1+√{1−(1+K)C2・H2}]+ΣAi・Hi (A)
式(A)において、「X」は基軸方向の非球面量、「C」は近軸曲率(近軸曲率半径の逆数)、「H」は光軸からの高さ、「K」は円錐定数、「Ai」はi次の非球面係数である。
「自由曲面形状」は、周知の次式(B)により表現する。
X=C・H2/[1+√{1−(1+K)C2・H2}]+ΣCj・xm・yn (B)
式(B)左辺の「X」は基軸方向における自由曲面量である。
x、yは、Z方向に平行な基軸の位置を原点として、X軸方向に「x座標」、Y軸方向に「y座標」を設定したときの位置座標(x,y)である。
第3レンズ群IIIをなす第14レンズは、自由曲面レンズ11である。
NA:開口効率
ω:半画角(deg)
R:曲率半径(非球面にあっては近軸曲率半径)
D:面間隔
Nd:d線に対する屈折率
Vd:d線に対するアッベ数
K:非球面の円錐定数
Ai:i次の非球面定数
Cj:自由曲面係数
「実施例1」
実施例1のデータを、表1に示す。
フォーカシングに伴う拡大画像のサイズ(画面サイズ)の変化と、可変間隔(可変A〜可変D)を、表2に示す。
非球面のデータを表3に示す。
自由曲面係数のデータを表4に示す。
凹面ミラーの配置態位に関するデータを以下にあげる。
基準として、凹面ミラーに最も近い自由曲面レンズの自由曲面の位置を用いる。
即ち、Y軸に関しては上記中心部の「光軸からY方向の距離」であり、Z方向(光軸方向)に関しては上記「基準と成る自由曲面の頂点」からの中心部の距離である。
投射距離/拡大画像幅であるTRと投射距離の関係を、表6に示す。
縦方向(Y方向)長さ: 9.072mm
画像形成部は、屈折光学系の光軸に対し、Y方向にシフトしているが、光軸と画像形成部の中心との距離は、5.929mmである。
実施例は、図7に示した実施の形態に対応するものである。
フォーカシングに伴う拡大画像のサイズ(画面サイズ)の変化と、可変間隔(可変A〜可変D)を、表2に倣って表8に示す。
非球面のデータを表9に示す。
自由曲面係数のデータを表10に示す。
実施例2における折り返しミラーと凹面ミラーの配置の位置と態位を、表5に倣って、表11に示す。
即ち、Y軸に関しては上記中心部の「光軸からY方向の距離」であり、Z方向(光軸方向)に関しては上記「基準と成る自由曲面の頂点」からの中心部の距離である。
投射距離/拡大画像幅であるTRと投射距離の関係を、表6にならって表12に示す。
15度<θ<30度
では、防塵ガラスによる1次不要光が自由曲面レンズを照射してしまう。
f’y=∂f(x,y)/∂y、f’’y=∂2f(x,y)/∂y2=∂f’y/∂y 。
Px=f’’y/{1+(f’y)2}3/2 。
LS 照明装置
10 屈折光学系の共軸レンズ部分
11 自由曲面レンズ
12 反射光学系の凹面ミラー
13 光学素子としての防塵ガラス
14 自由曲面レンズの受け部材
15 遮光部材
SC スクリーン
H ハウジング
Claims (16)
- 画像表示素子に表示される画像を、スクリーン上に拡大画像として拡大投影する投射装置であって、
画像表示素子からスクリーンに到る結像光路上に、前記画像表示素子側から、屈折光学系と、反射光学系と、光学素子と、を有し、
前記屈折光学系は自由曲面レンズと複数の回転対称レンズとを有し、
前記反射光学系は、1以上のミラーを有し、
前記光学素子は、前記結像光路上で前記ミラーと前記スクリーンとの間に配置され、
前記屈折光学系内に設けられた開口絞りの中心を通り、前記スクリーン上の拡大画像の中心に向かう光線を含む面を基準面とするとき、該基準面内において、前記スクリーンの法線に直交する軸線Aと前記光学素子の素子面法線とがなす角θが、以下の条件:
(1) 5度<θ<20度
を満足し、
前記光学素子からの反射光は、前記自由曲面レンズまたはその保持部材を照射しないことを特徴とする投射装置。 - 請求項1記載の投射装置において、
反射光学系が有する1以上のミラーの少なくとも1つは凹面ミラーであり、
光学素子は、結像光路上でスクリーンに最も近い凹面ミラーと前記スクリーンとの間に配置されていることを特徴とする投射装置。 - 請求項1または2記載の投射装置において、
基準面内において、屈折光学系が共有する軸線Bに直交する軸をY軸、これら軸線BとY軸とに直交する軸をX軸とするとき、
自由曲面レンズは、凹面ミラー側の面が回転非対称形状で、X軸方向、Y軸方向に凸形状をなし、
Y方向において軸線Bに近い側でのパワーと有効径端でのパワーとのパワー差をY方向パワー差、X方向において軸線Bに近い側でのパワーと有効径端でのパワーとのパワー差をX方向パワー差とするとき、
Y方向パワー差が、X方向パワー差よりも絶対値において小さいことを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至3の何れか1項に記載の投射装置において、
光学素子の表面がナノ構造を有していることを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至4の何れか1項に記載の投射装置において、
光学素子が設けられたハウジング内部の、前記光学素子近傍で、スクリーンに近い側に、光学素子により反射された光を自由曲面レンズに対して遮光する遮光部材を有することを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至5の何れか1項に記載の投射装置において、
屈折光学系と凹面ミラーとの間の空間を囲繞する部材の表面が、凹形状および凸形状の少なくとも一方を有していることを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至6の何れか1項に記載の投射装置において、
屈折光学系と凹面ミラーとの間の空間を囲繞する部材の表面が、光を乱反射させる構造を持つことを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至5の何れか1項または請求項7に記載の投射装置において、
屈折光学系と凹面ミラーとの間の空間を囲繞する部材の法線が、基準面内で、屈折光学系が共有する軸線Bに直交するY軸に対して傾いていることを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至5の何れか1項または請求項7または8に記載の投射装置において、
屈折光学系と凹面ミラーとの間の空間を囲繞する部材が、前記屈折光学系が共有する軸線Bの方向に向かって広がるようなテーパ形状を有することを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至9の任意の1に記載の投射装置において、
屈折光学系と凹面ミラーとの間の空間を囲繞する部材の表面が、光を吸収する材質で覆われていることを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至10の任意の1に記載の投射装置において、
屈折光学系に含まれる自由曲面レンズを保持する部材が、熱伝導性の高い材質により形成されていることを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至11の任意の1に記載の投射装置において、
屈折光学系に含まれる自由曲面レンズの保持部材と、他の群の鏡胴が別体であることを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至12の任意の1に記載の投射装置において、
結像光路上でスクリーンに最も近い凹面ミラーと前記スクリーンとの間に配置される光学素子は、パワーを持たないことを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至13の任意の1に記載の投射装置において、
スクリーンに最も近い凹面ミラーの有効範囲の端から、スクリーンまでの距離を投射距離、スクリーン上に投影される拡大画像の幅の大きい方を拡大画像幅として、
投射距離/拡大画像幅をTRとするとき、前記TRが、条件:
TR < 0.35 (3)
を満足することを特徴とする投射装置。 - 請求項1乃至14の任意の1に記載の投射装置において、
屈折光学系に含まれる自由曲面レンズの周辺部が遮光部材で覆われていることを特徴とする投射装置。 - 画像表示素子に表示される画像を、スクリーン上に拡大画像として拡大投影する投射装置であって、
画像表示素子からスクリーンに到る結像光路上に、前記画像表示素子側から、屈折光学系と、反射光学系と、光学素子と、を有し、
前記屈折光学系は自由曲面レンズと複数の回転対称レンズとを有し、
前記反射光学系は、1以上のミラーを有し、
前記光学素子は、前記結像光路上で前記ミラーと前記スクリーンとの間に配置され、
前記屈折光学系内に設けられた開口絞りの中心を通り、前記スクリーン上の拡大画像の中心に向かう光線を含む面を基準面とするとき、該基準面内において、
前記光学素子は、画像表示素子の中心からスクリーンの中心へ向かう方向を、軸線Aの正方向として、前記光学素子からの反射光は、前記自由曲面レンズまたはその保持部材を照射しない角度で、前記スクリーンに遠い側から近い側にかけて、軸線Aの負の方向に向かって傾いていることを特徴とする投射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017192549A JP6500959B2 (ja) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | 投射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017192549A JP6500959B2 (ja) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | 投射装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013224761A Division JP6221633B2 (ja) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | 投射装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018005253A JP2018005253A (ja) | 2018-01-11 |
JP6500959B2 true JP6500959B2 (ja) | 2019-04-17 |
Family
ID=60949203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017192549A Active JP6500959B2 (ja) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | 投射装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6500959B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7234498B2 (ja) * | 2018-03-19 | 2023-03-08 | 株式会社リコー | 投射光学系ユニット及び投射光学装置 |
WO2020013416A1 (ko) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | 에스케이텔레콤 주식회사 | 영상 투사 장치 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0345987A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-02-27 | Canon Inc | 背面投射型表示装置 |
JPH1096999A (ja) * | 1996-09-24 | 1998-04-14 | Onozuka Keiko | 表示装置及びハウジング |
JP2006139022A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ |
JP4467609B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2010-05-26 | 三洋電機株式会社 | 投写型映像表示装置及び投写型表示システム |
JP2010164686A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Seiko Epson Corp | 近接投影型プロジェクター |
JP2011253024A (ja) * | 2010-06-02 | 2011-12-15 | Hitachi Consumer Electronics Co Ltd | 投写型映像表示装置 |
JP2011253130A (ja) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Hitachi Consumer Electronics Co Ltd | 背面投射型映像表示装置 |
JP2012252252A (ja) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Seiko Epson Corp | プロジェクター |
JP5126430B2 (ja) * | 2012-01-24 | 2013-01-23 | 株式会社日立製作所 | 投射型表示装置 |
US9105211B2 (en) * | 2012-03-13 | 2015-08-11 | Samsung Electronics Co., Ltd | Portable projector and image projecting method thereof |
JP6221633B2 (ja) * | 2013-10-29 | 2017-11-01 | 株式会社リコー | 投射装置 |
-
2017
- 2017-10-02 JP JP2017192549A patent/JP6500959B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018005253A (ja) | 2018-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6221633B2 (ja) | 投射装置 | |
JP6368988B2 (ja) | 投射光学系および画像表示装置 | |
EP2960709B1 (en) | Projection device and projection system | |
US9983394B2 (en) | Projection optical system and image display apparatus | |
CN105988207B (zh) | 放大光学系统、光学单元和投影仪设备 | |
JP4933083B2 (ja) | 投写型映像表示装置とその投写光学ユニット | |
JP2008134350A (ja) | 映像投写装置 | |
JP6083149B2 (ja) | 画像表示装置 | |
JP2008225455A (ja) | 投影光学系 | |
JP5691962B2 (ja) | 画像表示装置 | |
JP6500959B2 (ja) | 投射装置 | |
JP6497573B2 (ja) | 投射装置および投射システム | |
JP6598050B2 (ja) | 投射装置および投射システム | |
JP2014044377A (ja) | プロジェクタおよび投射光学系 | |
JP6811636B2 (ja) | 投射光学系および画像表示装置 | |
JP2015096887A (ja) | 投射光学系および画像表示装置 | |
JP6679854B2 (ja) | 投射装置および画像表示装置 | |
JP6326813B2 (ja) | 画像表示装置 | |
JP6364784B2 (ja) | 画像投射装置および拡大画像変位調整方法 | |
JP6326814B2 (ja) | 投射光学系 | |
JP6136241B2 (ja) | 画像表示装置 | |
US20070182938A1 (en) | Image projection apparatus | |
JP6341367B2 (ja) | 投射装置、および投射システム | |
JP6037185B2 (ja) | 投射光学系および画像表示装置 | |
KR20200007465A (ko) | 영상 투사 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171018 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171018 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180921 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181002 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132 Effective date: 20181211 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190304 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6500959 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |