JPH05119395A - 投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示装置

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JPH05119395A
JPH05119395A JP3279130A JP27913091A JPH05119395A JP H05119395 A JPH05119395 A JP H05119395A JP 3279130 A JP3279130 A JP 3279130A JP 27913091 A JP27913091 A JP 27913091A JP H05119395 A JPH05119395 A JP H05119395A
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JP
Japan
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lens
projection optical
projection
image
optical system
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Pending
Application number
JP3279130A
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English (en)
Inventor
Masaki Ishikawa
真己 石川
Junichiro Shinozaki
順一郎 篠崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レンズの焦点距離を変えて拡大率を変化させ
ても、ピントが合い、尚且つ投射画像に台形歪が起こら
ないような斜め投射型表示装置を提供する。 【構成】 ライトバルブ2で生成された像を、台形歪の
ある中間像5に変換する第1の投射光学系3、4と、台
形歪のある中間像5を、スクリーン8上で台形歪のない
像に変換する第2の投射光学系6、7とからなり、第2
の投射光学系の第1レンズ6、第2レンズ7を、カム
9、歯車10により主光線方向に移動して焦点距離を変
え、これと連動して、第1の投射光学系の第2レンズ
4、第2の投射光学系6、7の角度が変わるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオ映像やコンピュ
ータ画像等を表示する投射型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、液晶等を用い、これに表示される
画像をスクリーンに拡大投射して大画面として見せる拡
大投射方式が注目されている。
【0003】この種のライトバルブを用いた従来の投射
型表示装置は、図9に示すように、透過型液晶パネルに
光源から照明を与え、この液晶パネルに表示される画像
を投射レンズにより拡大して、スクリーンに導く構造で
ある。
【0004】しかし、上記投射型表示装置では、装置を
床あるいは天井に設置して、壁面に設置したスクリ−ン
に投射しようとすると、投射レンズを出た投射光はスク
リーンに対して斜めであるため、投射画像が台形状に歪
んでしまう。
【0005】そこでこれを解決する手段として、シフト
光学系が考えられる。これは図10に示したように、ラ
イトバルブ、スクリ−ンを上下にずらしたものである。
これにより、ライトバルブとスクリ−ンは平行に保った
ままであるので、台形歪は発生しないですむ。しかしこ
の投射型表示装置では、大画角の投射レンズが必要であ
り、また投射光がスクリ−ンに対して斜めに入射する角
度も小さく限定されてしまうという問題点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
決するため本発明者等は、光源と光変調手段と、光変調
手段で生成される像をスクリーンに斜めに投射する投射
手段とを有する投射光学装置であり、前記投射手段が、
光変調手段で生成された像を台形歪のある中間像に変換
する第1の投射光学手段と、台形歪のある中間像をスク
リーン上で台形歪のない像に変換する第2の投射光学手
段とから構成されている投射光学装置を提案している
(特願平2−224823)。
【0007】上記の我々の提案により、スクリーンに斜
めに投射しても台形歪のない投射画像が得られる投射表
示装置が得られるようになったが、本発明の目的は、投
射手段とスクリーンとの距離を変えずに拡大率のみを変
化させたときでもピントが合い、尚且つ投射画像に台形
歪が起こらないような投射型表示装置を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の投射型表示装置においては、光源と、光変
調手段と、光変調手段で生成される像をスクリーンに斜
めに投射する投射手段とを有し、前記投射手段を、光変
調手段で生成された像を台形歪のある中間像に変換する
第1の投射光学手段と、台形歪のある中間像をスクリー
ン上で台形歪のない像に変換する第2の投射光学手段と
から構成する。第1の投射光学手段は、互いに平行でな
い第1レンズ及び第2レンズで、アフォーカル系を構成
する。
【0009】そして、主光線と交わる位置における、光
変調手段面及び中間像面及びスクリ−ン面の各法線と、
第1及び第2の投射手段の光軸とが同一平面C内にある
ように配置する。
【0010】さらに、光変調手段面上のC面に平行な線
群が、第1の投射光学手段により中間像面上で交わる点
gと、スクリ−ン面上のC面に平行な線群が、第2の投
射光学手段により中間像面上で交わる点g′とが一致す
るように配置する。
【0011】そして投射手段とスクリーンとの距離を変
えずに、拡大率を変化させても、ピントが合い、尚且つ
投射画像に台形歪が起こらないようにするために、第1
の投射光学手段の第1レンズあるいは第2レンズあるい
は第2の投射手段を複数枚のレンズで構成し、カム等に
より各レンズ間の距離を変えて焦点距離を変化させ、拡
大率を変化させるとともに、第1の投射光学手段の第1
レンズと第2レンズとがアフォーカル系を保つように、
カム等により第1の投射光学手段の第1レンズ、第2レ
ンズを主光線方向に移動する。さらにこれと連動して、
g点とg′点との一致を保つように、カム等により第1
の投射光学手段の第1レンズ、第2レンズ、第2の投射
手段の角度を変える。
【0012】
【実施例】
(実施例1)図1は本発明による投射型表示装置を示し
ており、図2及び図3は図1の実施例の光学配置を説明
するための図であり、図4はライトバルブの像を、図5
は台形歪のある中間像を、図6は台形歪のないスクリー
ン上の像を示している。
【0013】図1、図2及び図3で、第1の投射光学系
の第1レンズ3の光軸、第2レンズ4の光軸、第2の投
射光学系の第1レンズ6、第2の投射光学系の第2レン
ズ7の光軸、主光線と交わる点におけるライトバルブ2
及びスクリーン8の法線は、同一平面内にある。
【0014】第2の投射光学系の第1レンズ(焦点距離
f3′)6と第2レンズ(焦点距離f4′)7は合成し
て、1つのレンズとみなすことができ、その合成焦点距
離f3は、第2の投射光学系の第1レンズ6と第2レン
ズ7との間の距離を変えることにより、変化させること
ができる。
【0015】図2に各部の配置を示す。図2の第2の投
射光学系13は、図1の第2の投射光学系の第1レンズ
6と第2レンズ7を合成して1つのレンズとみなしたと
きの図である。図2で、第1の投射光学系の第1レンズ
3(焦点距離f1)は角度θ1、第2レンズ4(焦点距
離f2)はθ2、第2の投射レンズ13(焦点距離f
3)はθ3、中間像5はψ2、それぞれ傾いており、第
1レンズ3の像側焦平面と第2レンズ4の物側焦平面の
交線がほぼ主光線上を通っている。またライトバルブ2
は、第1の投射光学系の第1レンズ3の物側焦平面から
x1の位置に、中間像5は、第1の投射光学系の第2レ
ンズ4の像側焦平面からx2の位置にある。第2の投射
光学系13は中間像5からL3の位置にあり、中間像5
と第2の投射光学系13とスクリーン8は、図3に示す
ように、各々の延長面が同一直線上で交わっている。
【0016】図1で、光源1より出た光はライトバルブ
2をほぼ平行に照明する。したがってライトバルブに対
して光線はほぼ同一の入射角で入り、ライトバルブ2の
全面で、均一な明るさとコントラストを得ることができ
る。
【0017】図4のような正方形状のライトバルブ2の
像は、互いに傾いた第1の投射光学系の第1レンズ3と
第2レンズ4により、図5のような台形状の中間像5に
結像する。
【0018】そこで図2に示した如く、第1レンズ3の
像側焦平面と第2レンズ4の主平面の交線を含み主光線
に平行な面と、中間像5がある面との交線をgとし、ま
た第2の投射光学系13の物側焦平面と、中間像5があ
る面との交線をg´としたとき、gとg´とを一致させ
ると、図5の如く台形に歪んだ中間像5は、第2の投射
光学系13により、図6の如く台形歪のない像としてス
クリーン8に結像する。
【0019】ここで、スクリ−ン8と第2の投射光学系
との距離を一定に保ったまま、第2の投射光学系の第1
レンズ6と第2レンズ7の距離を変えることにより、第
2の投射光学系の焦点距離を変え、投射画像の拡大率を
変えた場合、台形歪のない投射像を得るための中間像面
は、角度を変えて主光線方向に移動する。
【0020】したがって、図1に示すように、第2の投
射光学系の第1レンズ6、第2レンズ7をカム9により
主光線方向に移動して焦点距離を変化させ、これと連動
して、第1の投射光学系の第2レンズ4、第2の投射光
学系6、7の角度を変えて、g点とg´点とが一致する
ようにすれば、拡大率を変化させても、ピントが合い、
尚且つ台形歪がない投射画像を得ることができる。
【0021】(実施例2)図7は本発明の第2の実施例
による投射型表示装置の図である。
【0022】第1の投射光学系の第1レンズは、第1の
1レンズ(焦点距離f1′)11と第1の2レンズ(焦
点距離f2′)12とで構成されており、合成して1つ
のレンズとみなすことができる。その合成焦点距離f1
は、第1の投射光学系の第1の1レンズ11と第1の2
レンズ12との間の距離を変えることにより、変化させ
ることができる。
【0023】光源1、ライトバルブ2、第1の投射光学
系の第1レンズ11、12、第1の投射光学系の第2レ
ンズ4、第2の投射光学系13、スクリ−ン8を、実施
例1と同様の位置関係になるように配置する。
【0024】ここで図2のx1、x2、θ1を零とすれ
ば、中間像5の傾きψ2は第1の投射光学系の第2レン
ズの傾きと等しくなる。このとき、投射画像の倍率m、
第2の投射光学系の傾きθ3は m=f2*L4/(f1*cosθ2*L3) tanθ3=(L3*tanψ3+L4*tanψ2)/(L3+L4) である故、f2、L4、θ2、L3、θ3、ψ3を一定
にしてf1をmに比例するようにすれば、投射型表示装
置が容易に構成できる。yvはyv=f2/sinθ2
と表せ、一定である。
【0025】したがって図7に示すように、第1の投射
光学系の第1の1レンズ11、第1の2レンズ12をカ
ム9により主光線方向に移動して、ライトバルブが第1
の投射光学系の第1レンズの焦点位置にあるようにしな
がら、焦点距離を変化させるとともに、それと連動して
第1の投射光学系の第1レンズと第2レンズをアフォー
カル状態を保つようにカム9により主光線方向に移動
し、同時に第2の投射光学系を主光線方向に移動するこ
とにより、拡大率を変化させても、ピントが合い、尚且
つ台形歪がない投射画像を得ることができる。
【0026】(実施例3)図8は本発明の第3の実施例
による投射型表示装置の図である。
【0027】実施例2と同様に、第1の投射光学系の第
1レンズは、第1の1レンズ(焦点距離f1′)11と
第1の2レンズ(焦点距離f2′)12とで構成されて
おり、合成して1つのレンズとみなすことができ、その
合成焦点距離f1は、第1の投射光学系の第1の1レン
ズ11と第1の2レンズ12との間の距離を変えること
により、変化させることができる。また実施例1と同様
に、第2の投射光学系の第1レンズ(焦点距離f3′)
6と第2レンズ(焦点距離f4′)7は合成して、1つ
のレンズとみなすことができ、その合成焦点距離f3
は、第2の投射光学系の第1レンズ6と第2レンズ7と
の間の距離を変えることにより、変化させることができ
る。
【0028】光源1、ライトバルブ2、第1の投射光学
系の第1レンズ11、12、第1の投射光学系の第2レ
ンズ4、第2の投射光学系の第1レンズ6、第2レンズ
7、スクリ−ン8を、実施例1と同様の位置関係になる
ように配置する。
【0029】ここで、スクリ−ン8と第2の投射光学系
との距離を一定に保ったまま、投射画像の拡大率を変え
るために、第1の投射光学系の第1の1レンズ11と第
1の2レンズ12との間の距離を、カム9により主光線
方向に移動することによって変え、さらに第2の投射光
学系の第1レンズ6と第2レンズ7の距離を変えて、第
1の投射光学系の第1レンズおよび第2の投射光学系の
焦点距離を変える。
【0030】このとき台形歪のない投射像を得るための
中間像面は、角度を変えて主光線方向に移動する。した
がって、図8に示すように、第1の投射光学系の第1の
1レンズ11、第1の2レンズ12、第1の投射光学系
の第21レンズ4、第2レンズ7をカム9により主光線
方向に移動して焦点距離を変えるとともに、第1の投射
光学系の第1レンズ11、12、第2レンズ4がアフォ
ーカル系を保つようにし、さらにこれに連動して、カム
9により第1の投射光学系の第1レンズ11、12、第
2レンズ4、第2の投射光学系6、7の角度を変えて、
図2のg点、g′点が一致するようにすれば、拡大率を
変化させても、ピントが合い、尚且つ台形歪がない投射
画像を得ることができる。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように、第1の投射光学手段
の第1レンズあるいは第2レンズあるいは第2の投射手
段を複数枚のレンズで構成し、カム等により各レンズ間
の距離を変えることにより、焦点距離を変化させるとと
もに、第1の投射光学手段の第1レンズと第2レンズと
がアフォーカル系を保つように、カム等により第1の投
射光学手段の第1レンズ、第2レンズが主光線方向に移
動し、さらにこれと連動して、カム等により第1の投射
光学手段の第1レンズ、第2レンズ、第2の投射手段の
角度を変えることにより、拡大率を変化させても、ピン
トが合い、尚且つ台形歪がない投射画像が得られる投射
型表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例による投射型表示装置
の図である。
【図2】 本発明による投射型表示装置で、台形歪が起
こらない条件の説明図である。
【図3】 本発明による投射型表示装置の結像の説明図
である。
【図4】 図1のライトバルブの表示像の説明図であ
る。
【図5】 図1の中間像の説明図である。
【図6】 図1のスクリーン上での結像の説明図であ
る。
【図7】 本発明の第2の実施例による投射型表示装置
の図である。
【図8】 本発明の第3の実施例による投射型表示装置
の図である。
【図9】 従来の投射型表示装置の図である。
【図10】 従来の、シフト型の投射型表示装置の図で
ある。
【符号の説明】
1 光源 2 ライトバルブ 3 第1の投射光学系の第1レンズ 4 第1の投射光学系の第2レンズ 5 中間像 6 第2の投射光学系の第1レンズ 7 第2の投射光学系の第2レンズ 8 スクリーン 9 カム 10 歯車 11 第1の投射光学系の第1の1レンズ 12 第1の投射光学系の第1の2レンズ 13 第2の投射光学系 14 投射レンズ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源(1)と、光変調手段(2)と、光
    変調手段(2)で生成される像をスクリーン(8)に斜
    めに投射する投射手段(3、4、6、7、11、12、
    13)とを有し、 前記投射手段は、前記光変調手段(2)で生成された像
    を台形歪のある中間像(5)に変換する第1の投射光学
    手段(3、4、11、12)と、前記台形歪のある中間
    像(5)をスクリーン(8)上で台形歪のない像に変換
    する第2の投射光学手段(6、7、13)とから構成さ
    れ、 前記第1の投射光学手段は、互いに平行でない第1レン
    ズ(3、11、12)と第2レンズ(4)により構成さ
    れており、 主光線と交わる位置における、前記光変調手段(2)面
    及び前記中間像(5)面及び前記スクリ−ン(8)面の
    各法線と、前記第1及び第2の投射手段(3、4、6、
    7、11、12、13)の光軸とが同一平面C内にある
    ように配置し、 前記光変調手段(2)面上の前記C面に平行な線群が、
    前記第1の投射光学手段(3、4、11、12)により
    前記中間像(5)面上で交わる点gと、前記スクリ−ン
    (8)面上の前記C面に平行な線群が、前記第2の投射
    光学手段(6、7、13)により前記中間像(5)面上
    で交わる点g′とが一致する条件を具備し、 前記第1の投射光学手段(3、4、11、12)および
    /あるいは第2の投射光学手段(6、7、13)の焦点
    距離が機械的連動手段(9、10)により変化するとと
    もに、 前記第1の投射光学手段の前記第1レンズ(3、11、
    12)と前記第2レンズ(4)とが、アフォーカル系を
    構成するように、機械的連動手段(9、10)により主
    光線方向に移動することを特徴とする投射型表示装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の投射光学手段(3、4、1
    1、12)および/あるいは前記第2の投射光学手段
    (6、7、13)が、前記g点と前記g′点とが一致す
    るように、機械的連動手段(9、10)により、回転す
    ることを特徴とする、請求項1記載の投射型表示装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の投射光学手段(6、7、1
    3)が、機械的連動手段(9、10)により、主光線方
    向に移動することを特徴とする、請求項1記載の投射型
    表示装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5355188A (en) * 1993-09-09 1994-10-11 In Focus Systems, Inc. Method and apparatus for distortion correction in optical projectors
US6123425A (en) * 1996-04-26 2000-09-26 Minolta Co., Ltd. Projecting optical system
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