JPH04195034A - 液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶プロジェクタの投射レンズにおいて、特
に被写体のアスペクト比を変換して投写するのに最適な
、すなわち高画角で高性能で低価格なアナモフィックレ
ンズを用いた液晶プロジェクタ及び薄形化を図った構成
の液晶プロジェクタに係る。

〔従来の技術〕

従来は、特開昭５３−１２７７２２号公報に記載のよう
に、すなわち第２図に示すようなアナモフィックレンズ
の構成と成っていた。水平方向に拡大するための一対の
２枚のシリンドリカルレンズ１，２、垂直方向に縮小す
るための一対の２枚のシリンドリカルレンズ３，４、か
ら構成されている。また各レンズは、片側が平面となっ
ている。

また上記出願の他の実施例として、第３図の構成が示さ
れている。面５と面６により水平方向を拡大する作用を
行ない、面７と面８により垂直方向を縮小する作用を行
なっている。

他の実施例として特開昭６０−１８５９１６号公報に記
載されている構成を第４図に示す。本レンズのアナモフ
ィックレンズは、水平方向にのみ拡大機能を有し、垂直
方向は不変である。

また従来の液晶プロジェクタにおいては、投写レンズに
よりスクリーン上に拡大投影する構成で、投写レンズと
スクリーンの間には２枚のミラーが配置されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術には、次のような問題がある。

特開昭５３−１２７７２２号公報においては、具体的な
数値データが示されておらず、特性が不明である。また
水平方向に拡大するためのレンズ面は第２図及び第３図
とも２面だけであり、同様に垂直方向に縮小するための
レンズ面も２面のみであり、このような少ない面数では
収差を補正し切れず、十分な性能を得ることができない
。

また特開昭６０−１８５９１６号公報では、−方向のみ
拡大するレンズ構成となっている。この構成では、拡大
しない方向のサジタル方向の収差が劣化する欠点があり
、特に画角が大きくなるとこの収差は著しく劣化する。

またこの収差は一方向拡大レンズシステムでは、構成枚
数をいくら増やしても十分に抑えることは困難である。

本発明の目的は、広角投写時でも収差が悪化することな
く、またレンズの構成枚数も少なくできるアナモフィッ
クレンズを用いた液晶プロジェクタを提供することにあ
る。

また別の目的は、液晶プロジェクタの構成を簡略化し、
薄形化を図った液晶プロジェクタを提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、アナモフィック
レンズの構成として、水平方向を拡大するための２枚以
上の両面ともシリンドリカルレンズ形状をしたレンズ、
垂直方向を縮小するための２枚以上の両面ともシリンド
リカルレンズ形状をしたレンズを含む。またこのレンズ
の配置としてスクリーン側から順に、垂直面内で凸レン
ズ作用を有するシリンドリカルレンズ、水平面内で凹レ
ンズ作用を有するシリンドリカルレンズ、垂直面内で凹
レンズ作用を有するシリンドリカルレンズ、水平面内で
凹レンズ作用を有するシリンドリカルレンズ、水平面内
で凸レンズ作用を有するシリンドリカルレンズが並んで
いる。

また、液晶プロジェクタは、光源からの光をダイクロイ
ックミラーあるいはダイクロイックプリズムによって３
原色に分離し、各色は液晶パネルを照射し、液晶パネル
上の各画素の信号に応じて変調され、その後ダイクロイ
ックミラーあるいはダイクロイックプリズムによって３
色の像が同時に合成される。この合成された像は１本の
投写レンズによってスクリーン上に拡大投影され、また
投写レンズとスクリーンの間には１枚のミラーが配置し
た構成とする。

〔作用〕

水平面内でレンズ作用を有するシリンドリカルレンズと
、垂直面内でレンズ作用を有するシリンドリカルレンズ
が併用されているため、例えば垂直面のサジタル方向の
収差を補正できる構成となっている。また垂直面内でレ
ンズ作用を有する面が少なくとも４面、また水平面内で
レンズ作用を有する面が少なくとも４面あるため、広画
角時にも十分な収差補正能力を有する。

特に水平方向については、拡大する方向であり画角がマ
スターレンズだけの時よりも大きくなり収差が劣化しや
すいが、この方向の拡大用として３枚のシリンドリカル
レンズを用いると非常に良く収差を抑えることができる
。

また第１レンズ、第２レンズをそれぞれ垂直面内及び水
平面内でメニスカス凸、及びメニスカス凹の形状、第３
レンズを垂直面内でメニスカス凹形状、第４レンズを水
平面内で両凹形状、第５レンズを水平面内で両凸あるい
は平凸形状とすることによって、広角投写時にも良好に
収差を補正することができる。

また画角（２ω）が７０°くらいになると、色収差とし
て球面収差よりも倍率の色収差が問題となる。この対策
のために、第１、第２レンズのアツベ数νｄを５０以上
としている。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図により説明する。

第１図（ａ）は水平断面図、第１図（ｂ）は垂直断面図
である。本レンズのレンズデータを表１に示す。これに
用いるマスターのレンズの仕様は以下の通りである。

Ｆ　　　　　　値　　　３．５ 倍　　　　率　　２０．１（対角５インチの像を１００
、５インチに拡大） 画角（２ω）　　６５．２゜ 物像間距離　２２７２ｍｍ レンズ先端〜スクリーン間距離　　１９２７ｍｍ本発明
のアナモフィックレンズは、レンズ後端部とマスターレ
ンズの出射瞳位置間隔が７１．１８ｍｍになるように配
置する。

表１に本発明の実施例のレンズデータを示す。

本レンズは、アスペクト比４：３の物体を、水平方向に
拡大し、垂直方向を縮小することによってスクリーン上
で、１６：９の像が得られる構成になっている。

デイスト−ジョン特性の結果について説明する。

マスターレンズによる像が、スクリーン上で第５図に示
すように、完全な直線としたときに本発明のアナモフィ
クレンズを装着したときのスクリーン上の図形歪を第６
図に示す。

２　ａ＋／　Ａ　’　＝０．０９％ ２　ａｔ／　ａ　’　＝０．０５％ ２　ｂ、／Ｂ　’　＝０．５５％ ２　ｂ、／　ｂ　’　＝０．３２％ とかなり小さくなっている。

次にＭ　Ｔ　Ｆ特性について述べる。

まずＭＴＦの評価ボイクトを第７図を用いて説明する。

第７図は、スクリーン上の第１象限の図である。点０は
センタ、Ｄ−Ｅ−Ｆが最外周部である。Ｇ−Ｇ’、Ｈ−
Ｈ’、Ｉ−Ｉ’の直線に沿ってＭＴＦを評価する。

また、同図に示す３’ｌ／、Ｙｏ、Ｙｚ／’ｊｏ、’／
３／ｙｏは、それぞれ０．０．６．０．９である。ＭＴ
Ｆは、スクリーン上、０．４ｇ、ｐ／ｍｍすなわち１０
０ＯＴＶラインのときの値である。

第８図は、ｙ　ｒ　／　ｙ　ｏ　＝　Ｏ１第９図は３’
！／３’Ｏ＝０．６、第１０図は３’　３／　ｙｏ　”
　０．９の時の値である。

また各図で実線はサジタル方向のＭＴＦ値で、点線はメ
リジオナル方向のＭＴＦ値である。

第７図乃至第１０図において、画面の全領域でＭＴＦが
３０％以上を確保しており、またＸが５０％以内の比較
的中央部では約７０％以上のＭＴＦ性能を確保している
。従って非常に良好な特性が得られていることが分かる
。

他の実施例を第１１図により説明する。

マスターのレンズ仕様は、第１図に示した実施例と同一
である。

また本発明のアナモフィックレンズは、レンズ後端部と
マスターレンズの出射瞳位置間隔が７１、１８ｎ＋ｎ＋
どなるように配置する。

第１１図（ａ）は、水平断面図、第１１図（ｂ）は垂直
断面図である。

表２に本発明の実施例のレンズデータを示す。

表２のレンズは、アスペクト比４：３の物体を、水平方
向に拡大し、垂直方向を縮小することによって、スクリ
ーン上で、１６：９の像が得られる構成になっている。

本実施例では、倍率の色収差が良く補正されている。本
実施例のように広画角で、Ｆ３．５　＜らいのシステム
では、球面色収差よりも、倍率色収差による劣化が問題
となるが、本実施例では、倍率色収差を十分に補正した
結果、さらに良好なフォーカス性能を得ることができる
。

これは、第１、第２レンズをアラへ数が５０以上と大き
な材質のものを選定したことによる効果である。

次に第１２図に本発明のアナモフィックレンズを用いた
リア方式の液晶プロジェクタの構成を示す。

第１２図で、９は照射光源、１７は照射光を反射するコ
ールドミラー、１８．１９．２０はＲ２Ｏ，Ｂのダイク
ロイックミラー、１０．１１．１２は液晶パネルの画像
表示部、２１．２２は全反射ミラー、１６はクロスダイ
クロイックミラー、１３は投射レンズ、１４はアナモフ
ィックレンズ、２３は全反射ミラー、１５はスクリーン
である。

照射光源９からの白色光は、コールドミラー１７で主に
赤外光以外が反射され、反射された光線は、ダイクロイ
ックミラー１８に到達する。ダイクロイックミラー１８
に入射した光線は、先ずＲ光のみ反射し、Ｇ及び日光は
透過する。次にダイクロイックミラー１９に入射した光
線は、Ｇ光のみ反射し、日光は透過する。次にダイクロ
イックミラー２０により日光のみ反射する。ミラー１８
により反射したＲ光は、全反射ミラー２１により反射し
、液晶パネルＪ２に入射する。ミラー１９により反射し
たＧ光は、液晶パネル１１に入射し、ミラー２０により
反射した日光は、全反射ミラー２２により反射し液晶パ
ネル１０に入射する。

このように照射光源９の白色光は、ミラー及びダイクロ
イックミラーにより３色に色分離され、液晶パネルに照
射される。この各照射光は液晶パネル上の各画素に対応
して輝度変調を受ける。さらに液晶パネルに照射された
光線は、パネルの画像表示部に入射し、画像光線となっ
て出射する。

出射した光線は、クロスダイクロイックミラー１６によ
り合成される。

合成された画像光線は、−本の投射レンズ１３によって
拡大投写され、またアナモフィックレンズ１４によって
アスペクト比が変換され、−枚の反射ミラー２３によっ
て反射し、スクリーン１５上に実像を得る構成としてい
る。したがって装置をコンパクト化する働きをする。

アナモフィックレンズがないとき、スクリーン上の像と
液晶パネル上の像のアスペクト比が等しいが、スクリー
ン上のアスペクト比として、液晶パネルと異なったもの
が必要なときには、液晶パネル上のラスター領域を所望
のアスペクト比とする必要があり、液晶パネルを本来よ
りも小さな面積、すなわち少しの画素数で使用すること
となり、解像度特性及び光の利用率が劣化することとな
る。

特に近い将来、ハイビジョン放送が普及すると予測され
ているが、この際ＮＴＳＣ仕様の４：３の液晶パネルを
用いて１６：９の像を得る必要が生じる。

また各コンピュータの端末としてデイスプレィ上に画像
を表示させるとき、この画像のアスペクト比は必ずしも
４：３に固定されている訳ではない。この際、アスペク
ト変換のアナモフィックレンズが必要となる。この際本
発明のアナモフィックレンズを用いることによって、十
分な解像度特性、輝度特性を得ることができる。また本
システムでは、アナモフィックレンズの着脱によりスク
リーン上の像が４：３０１６：９の変換ができる。

また第１３図に本発明の他の実施例を示す。

第１３図において、第１２因と構成上具なる点は、（１
）３色の合成をクロス状のダイクロイラグミラーのかわ
りにダイクロイックプリズム３１で行なっている点と、
（２）アナモフィックレンズが設けられていない点にあ
る。３色合成の機能は、第１３図と第１２図で同じであ
るが、第１３図では液晶上のアスペクト比とスクリーン
上のアスペクト比は同じになる。

第１２図及び第１３図では、３色の合成がクロスダイク
ロイックミラー１６あるいはクロスダイクロイックプリ
ズム３１によって、同時に行なわれており、そのため投
写レンズと液晶パネル間隔が比較的短い構成で３色の合
成を可能としている。

従って１本の投写レンズ方式でもバックフォーカスが短
くなり、比較的容易に短焦点距離の投写レンズを実現す
ることができる。一般にレンズ先端からスクリーンまで
の投写距離１は、倍率Ｍ、焦点距離ｆを用いて次式で与
えられる。

１＃Ｍ−ｆ　　　　　　　　　　　　（１）従って、焦
点距離ｆが短いと、投写距離１も短くなり、セットをコ
ンパクト化できる。特に投写レンズとスクリーンの間に
１枚のミラーを配置した光学系においても、十分コンパ
クトなセットを実現できる。

第１４図に本発明の他の実施例を示す。本実施例では、
反射形スクリーン２３を用いている点に特徴がある。第
１２図と同一部品には同一番号を付している。アナモフ
ィックレンズ１４を着脱することによって、スクリーン
上の像のアスペクト比を４＝３から１６：９に相互に変
換することができる。

本発明の他の構成として、第１４図の構成において、ク
ロスダイクロイックミラー１６のがわりに、第１３図の
構成で用いたものと同じクロスダイクロイックプリズム
を用いても、同様の作用及び効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、広画角でかつ収差特性の良好なアナモ
フィックレンズを提供できる。また構成枚数も少ないの
で、安価に実現できる。本アンモ表１　本発明の実施例
１のレンズデータＳ１面〜スクリーン間隔　　１０００
闘表２　本発明の実施例２のレンズデータＳ１面〜スク
リーン間隔　　１７６０ｍｍフィックレンズを、液晶プ
ロジェクタに用いたときには、解像度特性、輝度特性を
劣化させることなく、アスペクト比の異なった画像を実
現することができる。特に、アスペクト比４：３のＮＴ
ＳＣ信号とアスペクト比１６：９のハイビジョン信号の
切り換え、あるいは各種接続のコンピュータの切り換え
によるアスペクト比変換の際に効果を発揮する。

また本アンモフィックレンズを背面投写方式の液晶プロ
ジェクタに用いたときには、広角レンズであるため、セ
ットの高さ、奥行きを低減するのに効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図で、第１図（ａ）は
水平断面図、第１図（ｂ）は垂直断面図、第２図は従来
のレンズの構成図、第３図は従来のレンズの構成図、第
４図は従来のレンズの構成図、第５図はラスター歪評価
パターン図、第６図は本発明の一実施例によるラスター
歪特性図、第７図はＭＴＦ評価測位置を示す図、第８図
は本発明の一実施例によるＭＴＦ特性、第９図は本発明
の一実施例によるＭＴＦ特性、第１０図は本発明の−一
実施例によるＭＴＦ特性、第１１図は本発明による他の
実施例、第１２図は本発明の液晶プロジェクタの構成図
、第１３図は本発明の他の実施例の液晶プロジェクタの
構成図、第１４図は本発明の他の実施例の液晶プロジェ
クタの構成図である。 ９・・・光源 １０．１１．１２・・・液晶パネル １３・・・投写レンズ １４・・・アナモフィックレンズ １５・・・スクリーン 代理人　弁理士　　小　川　勝　馬 車　１　図 （α）（ｂ） 第２図 第３０ 第４よ （本平面） 男５図 第６同 一百＝−−，−Ｊ〒７；π丁＝９０１シチ男７図 費８図 ＠７７回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液晶パネル上の像をスクリーン上に拡大投写するた
   めのマスターの投写レンズと、この被写体の縦方向の拡
   大比率と横方向の拡大比率、すなわちアスペクト比を変
   換するためのアナモフィックレンズとを用い、該アナモ
   フィックレンズを、一方向を拡大するためのシリドリカ
   ルレンズ、また他の方向を縮小するためのシリンドリカ
   ルレンズより成る構成としたことを特徴とする液晶プロ
   ジェクタ。 ２、特許請求の範囲第１項において、一方向を拡大する
   ために２枚以上のシリンドリカルレンズまた他の方向を
   縮小するために２枚以上のシリンドリカルレンズから成
   ることを特徴とするアナモフイツクレンズ。 ３、特許請求の範囲第３項において、スクリーン側から
   順に、縮小面内で凸レンズ作用を有するシリンドリカル
   レンズ、拡大面内で凹レンズ作用を有するシリンドリカ
   ルレンズ、縮小面内で凹レンズ作用を有するシリンドリ
   カルレンズ、拡大面内で凹レンズ作用を有するシリンド
   リカルレンズ、拡大面内で凸レンズ作用を有するシリン
   ドリカルレンズを配置したことを特徴とするアナモフイ
   ツクレンズ。 ４、特許請求の範囲第３項において、スクリーン側から
   順に、凸メニスカスのシリンドリカルレンズ、凸メニス
   カスのシリンドリカルレンズ、凹メニスカスのシリンド
   リカルレンズ、両凹のシリンドリカルレンズ、両凸ある
   いは平凸のシリンドリカルレンズから構成されることを
   特徴とするアナモフィックレンズ。 ５、特許請求の範囲第３項において、一方向を拡大する
   第１レンズおよび他の方向を縮小する第２レンズは、ア
   ッベ数（ν＿ｄ）が５０以上の材質で構成されることを
   特徴とするアナモフィックレンズ。 ６、光源からの光をダイクロイックミラーあるいはダイ
   クロイックプリズムによつて３原色に分離し、各色は液
   晶パネルを照射し、液晶パネル上の各画素の信号に応じ
   て変調され、その後ダイクロイックミラーあるいはダイ
   クロイックプリズムによって３色の像が同時に合成され
   、この合成された像は１本の投写レンズによつてスクリ
   ーン上に拡大投影され、また上記投写レンズとスクリー
   ンの間には１枚のミラーが配置されていることを特徴と
   する液晶プロジェクタ。