JPH05241096A - 投写レンズと投写型表示装置 - Google Patents
投写レンズと投写型表示装置Info
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- JPH05241096A JPH05241096A JP4040895A JP4089592A JPH05241096A JP H05241096 A JPH05241096 A JP H05241096A JP 4040895 A JP4040895 A JP 4040895A JP 4089592 A JP4089592 A JP 4089592A JP H05241096 A JPH05241096 A JP H05241096A
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- Japan
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- lens group
- optical axis
- light valve
- lens
- projection
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ライトバルブ上に形成された光学像をスクリ
ーン上に斜め方向から拡大投写する投写レンズとこの投
写レンズを用いた投写型表示装置に関するもので、フォ
ーカス状態が良好で台形歪みの少ない投写型表示装置を
提供する。 【構成】 スクリーン側から順に、正パワーの第１レン
ズ群６０と正パワーの第２レンズ群６１を配置する。第
２レンズ群６１は第１レンズ群６０の焦点Ｆ1'の近傍に
第１レンズ群６０の光軸６９に対して傾けて配置する。 【効果】 第２レンズ群６１を傾けることにより第２レ
ンズ群６１によるライトバルブの虚像は像面の傾いた台
形となり、第１レンズ群６０がこの台形の像をスクリー
ンに対して斜めに投写するので、スクリーン上の投写画
像はフォーカス状態と台形歪みが改善される。
ーン上に斜め方向から拡大投写する投写レンズとこの投
写レンズを用いた投写型表示装置に関するもので、フォ
ーカス状態が良好で台形歪みの少ない投写型表示装置を
提供する。 【構成】 スクリーン側から順に、正パワーの第１レン
ズ群６０と正パワーの第２レンズ群６１を配置する。第
２レンズ群６１は第１レンズ群６０の焦点Ｆ1'の近傍に
第１レンズ群６０の光軸６９に対して傾けて配置する。 【効果】 第２レンズ群６１を傾けることにより第２レ
ンズ群６１によるライトバルブの虚像は像面の傾いた台
形となり、第１レンズ群６０がこの台形の像をスクリー
ンに対して斜めに投写するので、スクリーン上の投写画
像はフォーカス状態と台形歪みが改善される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ライトバルブ上に形成
された光学像をスクリーン上に斜め方向から拡大投写す
る投写レンズおよびこの投写レンズを用いた投写型表示
装置に関するものである。
された光学像をスクリーン上に斜め方向から拡大投写す
る投写レンズおよびこの投写レンズを用いた投写型表示
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大画面映像を得るために、小画面の画像
を投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方法が
従来よりよく知られている。この方法を用いた装置とし
て、スライドプロジェクタや映画映写器がある。また、
電気信号に応じて大画面画像を形成するために、ライト
バルブに映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像
に光を照射し投写レンズによりスクリーン上に拡大投写
する方法も従来よりよく知られている。最近では、ライ
トバルブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注
目されている（例えば、特開昭６２−１３３４２４号公
報）。
を投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方法が
従来よりよく知られている。この方法を用いた装置とし
て、スライドプロジェクタや映画映写器がある。また、
電気信号に応じて大画面画像を形成するために、ライト
バルブに映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像
に光を照射し投写レンズによりスクリーン上に拡大投写
する方法も従来よりよく知られている。最近では、ライ
トバルブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注
目されている（例えば、特開昭６２−１３３４２４号公
報）。
【０００３】この液晶パネルを用いた投写型表示装置の
概略構成を（図７）に示す。光源１から出た光は液晶パ
ネル２を透過して投写レンズ３に入射する。液晶パネル
２は、液晶セル４、入射側偏光板５、出射側偏光板６で
構成されている。液晶セル４は、２枚のガラス基板７，
８の間にツイストネマティック液晶９を封入したもので
あり、ガラス基板７，８の液晶層側面には、それぞれマ
トリックス状透明電極が設けらている。入射側偏光板５
の偏光軸と出射側偏光板６の偏光軸とは直交している。
透明電極に電圧を印加しない場合、入射側偏光板５を出
射した直線偏光が液晶セル４内で旋光性により90°回転
するので、透過率は最大になる。電圧を印加すると電圧
に応じて旋光性が減少し、透過率が減少する。このよう
にして、液晶パネル２に透過率の変化として映像信号に
応じた光学像が形成され、この光学像は投写レンズ３に
よりスクリーン１０上に拡大投写される。
概略構成を（図７）に示す。光源１から出た光は液晶パ
ネル２を透過して投写レンズ３に入射する。液晶パネル
２は、液晶セル４、入射側偏光板５、出射側偏光板６で
構成されている。液晶セル４は、２枚のガラス基板７，
８の間にツイストネマティック液晶９を封入したもので
あり、ガラス基板７，８の液晶層側面には、それぞれマ
トリックス状透明電極が設けらている。入射側偏光板５
の偏光軸と出射側偏光板６の偏光軸とは直交している。
透明電極に電圧を印加しない場合、入射側偏光板５を出
射した直線偏光が液晶セル４内で旋光性により90°回転
するので、透過率は最大になる。電圧を印加すると電圧
に応じて旋光性が減少し、透過率が減少する。このよう
にして、液晶パネル２に透過率の変化として映像信号に
応じた光学像が形成され、この光学像は投写レンズ３に
よりスクリーン１０上に拡大投写される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】（図７）に示した構成
では、通常、液晶パネル２は投写レンズ３の光軸１１に
対して垂直に配置し、投写レンズ３の光軸１１が液晶パ
ネル２の画面中心１２を通るようにする。スクリーン１
０が投写レンズ３の光軸１１に対して垂直となるように
すれば、スクリーン１０上には全領域のフォーカス状態
が均一で良好な長方形画像が表示される。
では、通常、液晶パネル２は投写レンズ３の光軸１１に
対して垂直に配置し、投写レンズ３の光軸１１が液晶パ
ネル２の画面中心１２を通るようにする。スクリーン１
０が投写レンズ３の光軸１１に対して垂直となるように
すれば、スクリーン１０上には全領域のフォーカス状態
が均一で良好な長方形画像が表示される。
【０００５】（図７）に示した構成で、投写画像を反射
型のスクリーンに投写する場合、観察者がスクリーンに
対して投写器と同じ側に位置するので、投写器を設置す
る場所が問題となる。スクリーン１０が投写レンズ３の
光軸１１に対して垂直な場合、観察者が投写画像を真正
面から見ようとすると、投写器が投写画像の一部を隠し
たり、投写器の騒音が気になるという問題がある。この
問題を避けるために、スクリーン１０を投写レンズ３の
光軸１１に対して斜めにすると、投写画像が台形に歪
み、全領域のフォーカス状態を均一で良好にすることが
できないという問題がある。
型のスクリーンに投写する場合、観察者がスクリーンに
対して投写器と同じ側に位置するので、投写器を設置す
る場所が問題となる。スクリーン１０が投写レンズ３の
光軸１１に対して垂直な場合、観察者が投写画像を真正
面から見ようとすると、投写器が投写画像の一部を隠し
たり、投写器の騒音が気になるという問題がある。この
問題を避けるために、スクリーン１０を投写レンズ３の
光軸１１に対して斜めにすると、投写画像が台形に歪
み、全領域のフォーカス状態を均一で良好にすることが
できないという問題がある。
【０００６】スクリーンに対して斜め方向から投写する
方法として、軸ずらし法と、アオリ法の２つがある。
方法として、軸ずらし法と、アオリ法の２つがある。
【０００７】軸ずらし法は、（図８）に示すように、液
晶パネル２とスクリーン１０とを投写レンズ３の光軸１
１に対して垂直に配置し、液晶パネル２の画面中心１２
を投写レンズ３の光軸１１からずらす方法である。投写
レンズ３に歪曲収差がない場合には、液晶パネル２に長
方形画像を表示するとスクリーン１０上に長方形画像を
表示できる。しかし、この方法は、投写角（投写レンズ
３の瞳１３とスクリーン１０の中心を結ぶ直線と投射レ
ンズ３の光軸１１とのなす角）が大きくなると、投写レ
ンズ３に必要な画角が大きくなるために投写レンズ３の
外径が大きくなり、またスクリーン１０上の投写レンズ
３から遠い領域の輝度が低くなるという問題がある。
晶パネル２とスクリーン１０とを投写レンズ３の光軸１
１に対して垂直に配置し、液晶パネル２の画面中心１２
を投写レンズ３の光軸１１からずらす方法である。投写
レンズ３に歪曲収差がない場合には、液晶パネル２に長
方形画像を表示するとスクリーン１０上に長方形画像を
表示できる。しかし、この方法は、投写角（投写レンズ
３の瞳１３とスクリーン１０の中心を結ぶ直線と投射レ
ンズ３の光軸１１とのなす角）が大きくなると、投写レ
ンズ３に必要な画角が大きくなるために投写レンズ３の
外径が大きくなり、またスクリーン１０上の投写レンズ
３から遠い領域の輝度が低くなるという問題がある。
【０００８】アオリ法は、（図９）に示すように、液晶
パネル２とスクリーン１０とを投写レンズ３の光軸１１
に対して傾ける方法である。全領域のフォーカス状態が
均一で良好な投写画像を得るためには、次式で表わされ
るシャインプルーフの条件を満足するように、スクリー
ン１０の傾斜角θと液晶パネル２の傾斜角θ' とを決め
るとよい。
パネル２とスクリーン１０とを投写レンズ３の光軸１１
に対して傾ける方法である。全領域のフォーカス状態が
均一で良好な投写画像を得るためには、次式で表わされ
るシャインプルーフの条件を満足するように、スクリー
ン１０の傾斜角θと液晶パネル２の傾斜角θ' とを決め
るとよい。
【０００９】
【数１】
【００１０】ここで、ｍはスクリーン１０と投写レンズ
３の光軸１１との交点１３を物点とした場合の倍率であ
る。
３の光軸１１との交点１３を物点とした場合の倍率であ
る。
【００１１】アオリ法は、投写レンズ３の画角を大きく
する必要がなく、輝度の均一性を確保しやすいが、台形
歪みを発生する。スクリーン１０上の投写画像を長方形
とするには、液晶パネル２に台形画像を表示する必要が
ある。マトリックス電極を用いた液晶パネルに台形画像
を表示する方法してマトリックス電極を台形状に構成す
る方法も考えられるが、汎用性を考えると非現実的であ
る。また、映像信号処理により液晶パネルに表示する画
像の形状変換を行うことも考えられるが、映像信号記憶
装置が必要となるのでコスト高となることを避けられな
い。
する必要がなく、輝度の均一性を確保しやすいが、台形
歪みを発生する。スクリーン１０上の投写画像を長方形
とするには、液晶パネル２に台形画像を表示する必要が
ある。マトリックス電極を用いた液晶パネルに台形画像
を表示する方法してマトリックス電極を台形状に構成す
る方法も考えられるが、汎用性を考えると非現実的であ
る。また、映像信号処理により液晶パネルに表示する画
像の形状変換を行うことも考えられるが、映像信号記憶
装置が必要となるのでコスト高となることを避けられな
い。
【００１２】本発明は、スクリーンに斜め方向から投写
しても全領域のフォーカス状態が良好で、しかも台形歪
みのない投写画像を表示できる投写型表示装置を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、そのような投写
型表示装置を実現するための投写レンズを提供すること
を目的とする。
しても全領域のフォーカス状態が良好で、しかも台形歪
みのない投写画像を表示できる投写型表示装置を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、そのような投写
型表示装置を実現するための投写レンズを提供すること
を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の第１の投写レンズは、スクリーン側から順に、
正パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と
を備え、第２レンズ群はそのスクリーン側主点から第１
レンズ群の光軸に下した垂線の足が第１レンズ群の第２
レンズ群側焦点の近傍を通り第２レンズ群の光軸が第１
レンズ群の光軸と１点で交わるように第１レンズ群の光
軸に対して傾けて配置されたものである。
本発明の第１の投写レンズは、スクリーン側から順に、
正パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と
を備え、第２レンズ群はそのスクリーン側主点から第１
レンズ群の光軸に下した垂線の足が第１レンズ群の第２
レンズ群側焦点の近傍を通り第２レンズ群の光軸が第１
レンズ群の光軸と１点で交わるように第１レンズ群の光
軸に対して傾けて配置されたものである。
【００１４】本発明の第２の投写レンズは、上記第１の
投写レンズと同様の構成で、第２レンズ群は第１レンズ
群の光軸に対する傾斜角を可変としたものである。
投写レンズと同様の構成で、第２レンズ群は第１レンズ
群の光軸に対する傾斜角を可変としたものである。
【００１５】第１レンズ群の光軸と第２レンズ群の光軸
との交点は第２レンズ群の最も離れた２つの頂点の間に
あるようにするとよい。第２レンズ群は、１枚で構成
し、第１レンズ群から最も遠い面を凸面にするのが望ま
しい。第１レンズ群はその光軸に沿って移動可能にする
のが望ましい。
との交点は第２レンズ群の最も離れた２つの頂点の間に
あるようにするとよい。第２レンズ群は、１枚で構成
し、第１レンズ群から最も遠い面を凸面にするのが望ま
しい。第１レンズ群はその光軸に沿って移動可能にする
のが望ましい。
【００１６】第２レンズ群の第１レンズ群の光軸に対す
る傾斜角を変える場合、第１レンズ群の光軸に垂直な平
面内にある所定の回転軸を中心として第２レンズ群を回
転させるとよい。回転軸は、第２レンズ群の最も離れた
２つの頂点の間にあり、第１レンズ群の光軸と交わるよ
うにするのが望ましい。回転軸は第２レンズ群の光軸と
交わるようにするのがさらに望ましい。
る傾斜角を変える場合、第１レンズ群の光軸に垂直な平
面内にある所定の回転軸を中心として第２レンズ群を回
転させるとよい。回転軸は、第２レンズ群の最も離れた
２つの頂点の間にあり、第１レンズ群の光軸と交わるよ
うにするのが望ましい。回転軸は第２レンズ群の光軸と
交わるようにするのがさらに望ましい。
【００１７】本発明の第１の投写型表示装置は、光源
と、光源の出力光が入射するライトバルブと、ライトバ
ルブの出射光が入射しライトバルブに形成された光学像
をスクリーン上に投写する投写レンズとを備え、投写レ
ンズとして上記第１の投写レンズを用い、スクリーン上
の投写画像の台形歪みが少なくなるように、第２レンズ
群とライトバルブとを第１レンズ群の光軸に対して傾け
て配置したものである。
と、光源の出力光が入射するライトバルブと、ライトバ
ルブの出射光が入射しライトバルブに形成された光学像
をスクリーン上に投写する投写レンズとを備え、投写レ
ンズとして上記第１の投写レンズを用い、スクリーン上
の投写画像の台形歪みが少なくなるように、第２レンズ
群とライトバルブとを第１レンズ群の光軸に対して傾け
て配置したものである。
【００１８】本発明の第２の投写型表示装置は、光源
と、ライトバルブと、レンズとを備え、投写レンズとし
て上記第２の投写レンズを用い、ライトバルブは第１レ
ンズ群の光軸と第２レンズ群の光軸とを含む平面と垂直
なまま第１レンズ群の光軸に対する傾斜角を可変でき、
第１レンズ群の光軸に対する第２レンズ群の傾斜角およ
びライトバルブの傾斜角を調整することによりスクリー
ン上の投写画像の台形歪みが少なくなるようにしたもの
である。
と、ライトバルブと、レンズとを備え、投写レンズとし
て上記第２の投写レンズを用い、ライトバルブは第１レ
ンズ群の光軸と第２レンズ群の光軸とを含む平面と垂直
なまま第１レンズ群の光軸に対する傾斜角を可変でき、
第１レンズ群の光軸に対する第２レンズ群の傾斜角およ
びライトバルブの傾斜角を調整することによりスクリー
ン上の投写画像の台形歪みが少なくなるようにしたもの
である。
【００１９】本発明の第３の投写型表示装置は、光源
と、ライトバルブと、投写レンズとを備え、投写レンズ
として上記第２の投写レンズを用い、ライトバルブは第
１レンズ群の光軸と垂直に配置され、第２レンズ群の光
軸の方向は２つの自由度で可変であり、第１レンズ群の
光軸に対する第２レンズ群の光軸方向を調整することに
よりスクリーン上の投写画像の台形歪みが少なくなるよ
うにしたものである。
と、ライトバルブと、投写レンズとを備え、投写レンズ
として上記第２の投写レンズを用い、ライトバルブは第
１レンズ群の光軸と垂直に配置され、第２レンズ群の光
軸の方向は２つの自由度で可変であり、第１レンズ群の
光軸に対する第２レンズ群の光軸方向を調整することに
よりスクリーン上の投写画像の台形歪みが少なくなるよ
うにしたものである。
【００２０】ライトバルブは、第１レンズ群の光軸と第
２レンズ群の光軸とを含む平面と垂直にするのがよい。
ライトバルブの第１レンズ群の光軸に対する傾斜角を可
変とする場合、ライトバルブはその画像形成面に平行な
回転軸を中心として回転可能とするとよい。ライトバル
ブの回転軸はライトバルブの画像形成面内にあり、ライ
トバルブの画面中心を通り、第１レンズ群の光軸と交わ
るようにするのが望ましい。ライトバルブを回転せず第
２レンズ群のみを回転させる場合、ライトバルブは第１
レンズ群の光軸と垂直にするとよい。
２レンズ群の光軸とを含む平面と垂直にするのがよい。
ライトバルブの第１レンズ群の光軸に対する傾斜角を可
変とする場合、ライトバルブはその画像形成面に平行な
回転軸を中心として回転可能とするとよい。ライトバル
ブの回転軸はライトバルブの画像形成面内にあり、ライ
トバルブの画面中心を通り、第１レンズ群の光軸と交わ
るようにするのが望ましい。ライトバルブを回転せず第
２レンズ群のみを回転させる場合、ライトバルブは第１
レンズ群の光軸と垂直にするとよい。
【００２１】ライトバルブとして、映像信号に応じて複
屈折性または旋光性または散乱性の変化として光学像を
形成するライトバルブを用いることができる。この場
合、第２レンズ群の焦点距離は第１レンズ群のスクリー
ンと反対側の瞳中心から第２レンズ群のスクリーン側の
主点までの距離と略同一となるようにするのが望まし
い。
屈折性または旋光性または散乱性の変化として光学像を
形成するライトバルブを用いることができる。この場
合、第２レンズ群の焦点距離は第１レンズ群のスクリー
ンと反対側の瞳中心から第２レンズ群のスクリーン側の
主点までの距離と略同一となるようにするのが望まし
い。
【００２２】
【作用】本発明の投写レンズのモデルを（図１）に示
す。第１レンズ群Ｇ1 の光軸３１に対して、第２レンズ
群Ｇ2 とスクリーンＳとが斜めに配置され、第２レンズ
群Ｇ2 の光軸３２に対してライトバルブＬが斜めに配置
されている。第１レンズ群Ｇ1 の光軸３１と第２レンズ
群Ｇ2 の光軸３２とは同一平面（ここでは、基準平面と
呼ぶ）の上にあり、ライトバルブＬとスクリーンＳとは
基準平面に垂直である。第１レンズ群Ｇ1 、第２レンズ
群Ｇ2 はいずれも薄肉レンズで無収差の理想レンズと仮
定し、スクリーンＳとライトバルブＬは平面と考える。
す。第１レンズ群Ｇ1 の光軸３１に対して、第２レンズ
群Ｇ2 とスクリーンＳとが斜めに配置され、第２レンズ
群Ｇ2 の光軸３２に対してライトバルブＬが斜めに配置
されている。第１レンズ群Ｇ1 の光軸３１と第２レンズ
群Ｇ2 の光軸３２とは同一平面（ここでは、基準平面と
呼ぶ）の上にあり、ライトバルブＬとスクリーンＳとは
基準平面に垂直である。第１レンズ群Ｇ1 、第２レンズ
群Ｇ2 はいずれも薄肉レンズで無収差の理想レンズと仮
定し、スクリーンＳとライトバルブＬは平面と考える。
【００２３】（図２（ａ））、（図２（ｂ））に示すよ
うに、スクリーンＳ上とライトバルブＬ上とに各辺が基
準平面３３と垂直または平行で相似の長方形画像３４，
３５が表示され、それぞれ長方形画像３４，３５から光
線が出ると考える。第１レンズ群Ｇ1 によりスクリーン
Ｓに対応する実像Ｓ' が形成され、第２レンズ群Ｇ2に
よりライトバルブＬに対応する虚像Ｌ' が形成されると
する。
うに、スクリーンＳ上とライトバルブＬ上とに各辺が基
準平面３３と垂直または平行で相似の長方形画像３４，
３５が表示され、それぞれ長方形画像３４，３５から光
線が出ると考える。第１レンズ群Ｇ1 によりスクリーン
Ｓに対応する実像Ｓ' が形成され、第２レンズ群Ｇ2に
よりライトバルブＬに対応する虚像Ｌ' が形成されると
する。
【００２４】シャインプルーフの法則によれば物体平面
と像平面とレンズ平面とが１つの直線上で交わることが
知られている。従って、第１レンズ群Ｇ1 によるスクリ
ーンＳの像Ｓ' は、像面が基準平面３３と垂直で光軸３
１に対して傾き、（図２（ｃ））に示すように、第１レ
ンズ群Ｇ1 から遠い側の辺３６が長い台形３７となる。
また、第２レンズ群Ｇ2 によるライトバルブＬの像Ｌ'
は、像面が基準平面３３と垂直で光軸３２に対して傾
き、（図２（ｄ））に示すように、第２レンズ群Ｇ2 か
ら遠い側の辺３８が長い台形３９となる。
と像平面とレンズ平面とが１つの直線上で交わることが
知られている。従って、第１レンズ群Ｇ1 によるスクリ
ーンＳの像Ｓ' は、像面が基準平面３３と垂直で光軸３
１に対して傾き、（図２（ｃ））に示すように、第１レ
ンズ群Ｇ1 から遠い側の辺３６が長い台形３７となる。
また、第２レンズ群Ｇ2 によるライトバルブＬの像Ｌ'
は、像面が基準平面３３と垂直で光軸３２に対して傾
き、（図２（ｄ））に示すように、第２レンズ群Ｇ2 か
ら遠い側の辺３８が長い台形３９となる。
【００２５】スクリーンＳの傾斜角をθ、像Ｓ' の傾斜
角をξ、第１レンズ群Ｇ1 の光軸３１上の物点４０に対
する倍率をｍ1 とすると、次式が成り立つ。
角をξ、第１レンズ群Ｇ1 の光軸３１上の物点４０に対
する倍率をｍ1 とすると、次式が成り立つ。
【００２６】
【数２】
【００２７】像Ｓ' の台形３７の平行でない２辺４１，
４２を延長して得られる交点Ｐ1 を消失点と呼ぶことに
する。消失点Ｐ1 は、基準平面上にあり、第１レンズ群
Ｇ1の焦点Ｆ1'を通り光軸３１に垂直な直線上に存在
し、消失点Ｐ1 から第１レンズ群Ｇ1 の光軸３１に下し
た垂線の長さｐ1 は次のようになる。
４２を延長して得られる交点Ｐ1 を消失点と呼ぶことに
する。消失点Ｐ1 は、基準平面上にあり、第１レンズ群
Ｇ1の焦点Ｆ1'を通り光軸３１に垂直な直線上に存在
し、消失点Ｐ1 から第１レンズ群Ｇ1 の光軸３１に下し
た垂線の長さｐ1 は次のようになる。
【００２８】
【数３】
【００２９】第２レンズ群Ｇ2 の光軸３２と第１レンズ
群Ｇ1 の光軸３１とのなす角をγとする。第１レンズ群
Ｇ1 の光軸３１を基準にして、ライトバルブＬの傾斜角
をα、像Ｌ' の傾斜角をβとし、第２レンズ群Ｇ2 の光
軸３２とライトバルブＬとの交点４３を物点に対する倍
率をｍ2 とする。第２レンズ群Ｇ2 の光軸３２を基準に
すると、ライトバルブＬの傾斜角はα＋γ、像Ｌ' の傾
斜角はβ＋γとなるから、次式が成り立つ。
群Ｇ1 の光軸３１とのなす角をγとする。第１レンズ群
Ｇ1 の光軸３１を基準にして、ライトバルブＬの傾斜角
をα、像Ｌ' の傾斜角をβとし、第２レンズ群Ｇ2 の光
軸３２とライトバルブＬとの交点４３を物点に対する倍
率をｍ2 とする。第２レンズ群Ｇ2 の光軸３２を基準に
すると、ライトバルブＬの傾斜角はα＋γ、像Ｌ' の傾
斜角はβ＋γとなるから、次式が成り立つ。
【００３０】
【数４】
【００３１】像Ｌ' の台形３９の平行でない２辺４４，
４５を延長して得られる消失点Ｐ2は、基準平面上にあ
り、第２レンズ群Ｇ2 の焦点Ｆ2 を通り光軸３２に垂直
な直線上に存在する。第２レンズ群Ｇ2 の中心Ｈ2 が第
１レンズ群Ｇ1 の光軸３１上にあるとすると、像Ｌ' の
消失点Ｐ2 から、第１レンズ群Ｇ1 の光軸３１に下した
垂線の長さｐ2 は次のようになる。
４５を延長して得られる消失点Ｐ2は、基準平面上にあ
り、第２レンズ群Ｇ2 の焦点Ｆ2 を通り光軸３２に垂直
な直線上に存在する。第２レンズ群Ｇ2 の中心Ｈ2 が第
１レンズ群Ｇ1 の光軸３１上にあるとすると、像Ｌ' の
消失点Ｐ2 から、第１レンズ群Ｇ1 の光軸３１に下した
垂線の長さｐ2 は次のようになる。
【００３２】
【数５】
【００３３】ライトバルブＬ上に長方形画像を表示した
場合にスクリーンＳ上にフォーカス状態の良好な長方形
画像が投写されるためには、像Ｓ' と像Ｌ' が同一平面
上にあり、像Ｓ' と像Ｌ' の形状が全く同一であること
が必要である。後者の条件は、像Ｓ' の消失点Ｐ1 と像
Ｌ' の消失点Ｐ2 とが一致することと等価である。フォ
ーカス調整のために第１レンズ群Ｇ1 を光軸３１に沿っ
て移動可能とすれば、像Ｓ' と像Ｌ' とが平行であり、
２つの消失点Ｐ1 、Ｐ2 から第１レンズ群Ｇ1の光軸３
１に下した２本の垂線の長さが等しければよい。つま
り、次の２つの条件が成り立てばよい。
場合にスクリーンＳ上にフォーカス状態の良好な長方形
画像が投写されるためには、像Ｓ' と像Ｌ' が同一平面
上にあり、像Ｓ' と像Ｌ' の形状が全く同一であること
が必要である。後者の条件は、像Ｓ' の消失点Ｐ1 と像
Ｌ' の消失点Ｐ2 とが一致することと等価である。フォ
ーカス調整のために第１レンズ群Ｇ1 を光軸３１に沿っ
て移動可能とすれば、像Ｓ' と像Ｌ' とが平行であり、
２つの消失点Ｐ1 、Ｐ2 から第１レンズ群Ｇ1の光軸３
１に下した２本の垂線の長さが等しければよい。つま
り、次の２つの条件が成り立てばよい。
【００３４】
【数６】
【００３５】
【数７】
【００３６】（数３）、（数５）を（数７）に代入する
と、次のようになる。
と、次のようになる。
【００３７】
【数８】
【００３８】（数２）、（数４）、（数６）より、次式
が得られる。
が得られる。
【００３９】
【数９】
【００４０】（数８）、（数９）はγ、αを未知数とす
る２元連立方程式と考えることができ、ｆ1 、ｆ2 、ｍ
1 、ｍ2 、θの組み合わせにもよるが、θ、ｍ1 を与え
た場合のγ、αを求めることができる。
る２元連立方程式と考えることができ、ｆ1 、ｆ2 、ｍ
1 、ｍ2 、θの組み合わせにもよるが、θ、ｍ1 を与え
た場合のγ、αを求めることができる。
【００４１】次に、γ、αが実現可能である条件につい
て考える。ライトバルブＬが第２レンズ群Ｇ2 に近接し
ているから、ｍ2 は１よりわずかに大きい程度である。
従って、スクリーンＳ上の画像に対するライトバルブＬ
上の画像の倍率はほぼｍ1 となり、ｍ1 が十分小さい場
合、（数２）からξ≪γと考えてよい。ｍ2 ＞１ならば
（数４）よりα＜βであり、（数６）を利用すると、α
≪γとなる。α≪γと考えてよい場合、（数８）は次の
ように近似できる。
て考える。ライトバルブＬが第２レンズ群Ｇ2 に近接し
ているから、ｍ2 は１よりわずかに大きい程度である。
従って、スクリーンＳ上の画像に対するライトバルブＬ
上の画像の倍率はほぼｍ1 となり、ｍ1 が十分小さい場
合、（数２）からξ≪γと考えてよい。ｍ2 ＞１ならば
（数４）よりα＜βであり、（数６）を利用すると、α
≪γとなる。α≪γと考えてよい場合、（数８）は次の
ように近似できる。
【００４２】
【数１０】
【００４３】（数１０）から、スクリーンＳの傾斜角θ
に合わせて第２レンズ群Ｇ2 の傾斜角γを調整すれば、
フォーカス状態は保証されないが、台形歪みは補正され
ることが分かる。
に合わせて第２レンズ群Ｇ2 の傾斜角γを調整すれば、
フォーカス状態は保証されないが、台形歪みは補正され
ることが分かる。
【００４４】同様にして、α≪γ、β≪γと考えてよい
場合、（数９）は次のように近似できる。
場合、（数９）は次のように近似できる。
【００４５】
【数１１】
【００４６】θとγの関係にある程度の誤差を許すと、
（数１０）と（数１１）から、次の近似式が得られる。
（数１０）と（数１１）から、次の近似式が得られる。
【００４７】
【数１２】
【００４８】（数１２）の条件がほぼ満足されるなら
ば、（図１）に示したモデルでライトバルブＬ上に長方
形画像を表示した場合、スクリーンＳ上にフォーカス状
態の良好な長方形画像を投写できる。一般にレンズは焦
点深度の範囲内であればフォーカス状態が良好と考えて
よいから、像Ｓ' と像Ｌ' の２つの像面が厳密に平行と
なる必要はない。
ば、（図１）に示したモデルでライトバルブＬ上に長方
形画像を表示した場合、スクリーンＳ上にフォーカス状
態の良好な長方形画像を投写できる。一般にレンズは焦
点深度の範囲内であればフォーカス状態が良好と考えて
よいから、像Ｓ' と像Ｌ' の２つの像面が厳密に平行と
なる必要はない。
【００４９】
【実施例】以下に、添付図面を用いて本発明の投写型表
示装置の実施例について説明する。
示装置の実施例について説明する。
【００５０】本発明の投写型表示装置の第１の実施例の
構成を（図３）に示す。５１は光源、５７は液晶パネ
ル、５８は投写レンズ、５９はスクリーン、６０は第１
レンズ群、６１は第２レンズ群である。
構成を（図３）に示す。５１は光源、５７は液晶パネ
ル、５８は投写レンズ、５９はスクリーン、６０は第１
レンズ群、６１は第２レンズ群である。
【００５１】光源５１は、ランプ５２、凹面鏡５３、赤
外吸収フィルタ５４で構成されている。ランプ５２はハ
ロゲンランプである。凹面鏡５３はガラス製で、反射面
５５の形状は放物面であり、反射面５５に赤外光を透過
させ可視光を反射する多層膜を蒸着したものである。ラ
ンプ５２の放射光は、凹面鏡５３で反射して赤外光が除
去された平行に近い光に変換され、赤外吸収フィルタ５
４を透過して赤外光を除去されて可視光が出射する。
外吸収フィルタ５４で構成されている。ランプ５２はハ
ロゲンランプである。凹面鏡５３はガラス製で、反射面
５５の形状は放物面であり、反射面５５に赤外光を透過
させ可視光を反射する多層膜を蒸着したものである。ラ
ンプ５２の放射光は、凹面鏡５３で反射して赤外光が除
去された平行に近い光に変換され、赤外吸収フィルタ５
４を透過して赤外光を除去されて可視光が出射する。
【００５２】光源５１の放射光は、フィールドレンズ５
６を透過し、液晶パネル５７を透過し、投写レンズ５８
に入射する。液晶パネル５７は、（図８）に示したもの
と同様にツイストネマティック液晶を用いた液晶パネル
であり、内部に構成された長方形状のマトリックス電極
により映像信号に応じて透過率の変化として光学像が形
成される。液晶パネル５７は各画素にカラーフィルタを
有し、カラーの光学像を形成する。液晶パネル５７上の
光学像は投写レンズ５８により離れた位置にあるスクリ
ーン５９上に拡大投写される。フィールドレンズ５６は
液晶パネル５７の周辺部を透過する光が投写レンズ５８
に入射するように屈折させるもので、投写画像の周辺部
を明るくするために用いる。
６を透過し、液晶パネル５７を透過し、投写レンズ５８
に入射する。液晶パネル５７は、（図８）に示したもの
と同様にツイストネマティック液晶を用いた液晶パネル
であり、内部に構成された長方形状のマトリックス電極
により映像信号に応じて透過率の変化として光学像が形
成される。液晶パネル５７は各画素にカラーフィルタを
有し、カラーの光学像を形成する。液晶パネル５７上の
光学像は投写レンズ５８により離れた位置にあるスクリ
ーン５９上に拡大投写される。フィールドレンズ５６は
液晶パネル５７の周辺部を透過する光が投写レンズ５８
に入射するように屈折させるもので、投写画像の周辺部
を明るくするために用いる。
【００５３】投写レンズ５８は、第１レンズ群６０と第
２レンズ群６１とで構成され、いずれも正パワーを有す
る。第２レンズ群６１は１枚の平凸レンズで構成され、
外形が長方形状であり、平面６２を第１レンズ群６０側
に向けている。第２レンズ群６１は第１レンズ群の焦点
Ｆ1'の近傍に配置され、液晶パネル５７は第２レンズ群
６１に近接して配置される。また第２レンズ群６１の焦
点距離ｆ2 は、第１レンズ群６０の液晶パネル５７側の
瞳中心からスクリーン側焦点Ｆ1'までの距離とほぼ同じ
になるようにしている。
２レンズ群６１とで構成され、いずれも正パワーを有す
る。第２レンズ群６１は１枚の平凸レンズで構成され、
外形が長方形状であり、平面６２を第１レンズ群６０側
に向けている。第２レンズ群６１は第１レンズ群の焦点
Ｆ1'の近傍に配置され、液晶パネル５７は第２レンズ群
６１に近接して配置される。また第２レンズ群６１の焦
点距離ｆ2 は、第１レンズ群６０の液晶パネル５７側の
瞳中心からスクリーン側焦点Ｆ1'までの距離とほぼ同じ
になるようにしている。
【００５４】第２レンズ群６１はレンズ保持枠６３に装
着され、レンズ保持枠６３は回転軸６４を中心として回
転可能である。回転軸６４は第２レンズ群６１の光軸６
５と垂直に交わり、その交点６６は、（図４）に示すよ
うに、第２レンズ群６１の２つの頂点６７，６８の間に
ある。また、交点６６は第１レンズ群６０の光軸６９上
にあり、回転軸６４は液晶パネル５７の画面水平方向と
平行である。こうして、第１レンズ群６０の光軸６９と
第２レンズ群６１の光軸６５とが常に同一平面上にある
ように、第２レンズ群６１を回転することができる。第
１レンズ群６０はその光軸６９に沿って移動させること
ができ、これにより投写画像のフォーカス調整を行うこ
とができる。
着され、レンズ保持枠６３は回転軸６４を中心として回
転可能である。回転軸６４は第２レンズ群６１の光軸６
５と垂直に交わり、その交点６６は、（図４）に示すよ
うに、第２レンズ群６１の２つの頂点６７，６８の間に
ある。また、交点６６は第１レンズ群６０の光軸６９上
にあり、回転軸６４は液晶パネル５７の画面水平方向と
平行である。こうして、第１レンズ群６０の光軸６９と
第２レンズ群６１の光軸６５とが常に同一平面上にある
ように、第２レンズ群６１を回転することができる。第
１レンズ群６０はその光軸６９に沿って移動させること
ができ、これにより投写画像のフォーカス調整を行うこ
とができる。
【００５５】液晶パネル５７は回転軸７０を中心として
回転可能である。回転軸７０は、液晶パネル５７の画面
中心を通り液晶パネル５７に沿って画面水平方向に向い
ている。回転軸７０は、第１レンズ群６０の光軸６９と
画面中心で直交し、第２レンズ群６１の回転軸６４と平
行である。こうして、液晶パネル５７を画面中心が第１
レンズ群６０の光軸６９上にあるように回転することが
できる。
回転可能である。回転軸７０は、液晶パネル５７の画面
中心を通り液晶パネル５７に沿って画面水平方向に向い
ている。回転軸７０は、第１レンズ群６０の光軸６９と
画面中心で直交し、第２レンズ群６１の回転軸６４と平
行である。こうして、液晶パネル５７を画面中心が第１
レンズ群６０の光軸６９上にあるように回転することが
できる。
【００５６】スクリーン５９が第１レンズ群６０の光軸
６９に対して斜めに配置されている場合、次のように調
整するとよい。第２レンズ群６１と液晶パネル５７とを
回転させることにより、スクリーン５９上にフォーカス
状態が均一で台形歪みのない画像が表示されるようにす
る。第２レンズ群６１は、第１レンズ群６０の光軸６９
に垂直な状態からスクリーン５９と平行に近づく方向に
回転することになる。次に、第１レンズ群６０を光軸６
９に沿って移動させることにより投写画像のフォーカス
調整を行なう。こうして、スクリーン５９が第１レンズ
群６０の光軸６９に対して斜めに配置された場合でも、
スクリーン５９上にフォーカス状態が良好で台形歪みの
ない画像を表示することができる。もちろん、スクリー
ン５９が第１レンズ群６０の光軸６９に対して垂直に配
置されている場合には、第２レンズ群６１と液晶パネル
５７とを第１レンズ群６０の光軸６９に対して垂直に配
置し、第１レンズ群６０を光軸６９に沿って移動するこ
とによりフォーカス調整を行えば、スクリーン５９上に
はフォーカス状態が良好で台形歪みのない画像が投写さ
れる。
６９に対して斜めに配置されている場合、次のように調
整するとよい。第２レンズ群６１と液晶パネル５７とを
回転させることにより、スクリーン５９上にフォーカス
状態が均一で台形歪みのない画像が表示されるようにす
る。第２レンズ群６１は、第１レンズ群６０の光軸６９
に垂直な状態からスクリーン５９と平行に近づく方向に
回転することになる。次に、第１レンズ群６０を光軸６
９に沿って移動させることにより投写画像のフォーカス
調整を行なう。こうして、スクリーン５９が第１レンズ
群６０の光軸６９に対して斜めに配置された場合でも、
スクリーン５９上にフォーカス状態が良好で台形歪みの
ない画像を表示することができる。もちろん、スクリー
ン５９が第１レンズ群６０の光軸６９に対して垂直に配
置されている場合には、第２レンズ群６１と液晶パネル
５７とを第１レンズ群６０の光軸６９に対して垂直に配
置し、第１レンズ群６０を光軸６９に沿って移動するこ
とによりフォーカス調整を行えば、スクリーン５９上に
はフォーカス状態が良好で台形歪みのない画像が投写さ
れる。
【００５７】以上のようにして、スクリーン５９に対し
て斜め上方あるいは斜め下方から投写することができ
る。また、（図３）に示した構成で、第２レンズ群６１
の回転軸６４と液晶パネル５７の回転軸７０とを画面垂
直方向に変更すれば、スクリーン５９に対して斜め右方
あるいは斜め左方から投写することができる。
て斜め上方あるいは斜め下方から投写することができ
る。また、（図３）に示した構成で、第２レンズ群６１
の回転軸６４と液晶パネル５７の回転軸７０とを画面垂
直方向に変更すれば、スクリーン５９に対して斜め右方
あるいは斜め左方から投写することができる。
【００５８】（図５）に示すように、（数１２）に示さ
れているｍ1ｆ1は第１レンズ群６０の焦点Ｆ1'からスク
リーン５９の像Ｓ' の光軸６９と交わる点７１までの距
離を表わし、（ｍ2−１）ｆ2は第２レンズ群６１の主点
Ｈ2'から液晶パネル５７の画像形成面の像Ｌ' の光軸６
５と交わる点７２までの距離を表わしている。従って、
（数１２）の条件は第２レンズ群の主点Ｈ2'と第１レン
ズ群の焦点Ｆ1'を一致させる必要があることを意味して
いる。このことから、第２レンズ群６１は第１レンズ群
の焦点Ｆ1'の近傍に配置する必要のあることが分かる。
また、第２レンズ群６１の光軸６５と第１レンズ群の光
軸６９とが交わる点は第２レンズ群６１の主点Ｈ2'とす
るのがよいことが分かる。
れているｍ1ｆ1は第１レンズ群６０の焦点Ｆ1'からスク
リーン５９の像Ｓ' の光軸６９と交わる点７１までの距
離を表わし、（ｍ2−１）ｆ2は第２レンズ群６１の主点
Ｈ2'から液晶パネル５７の画像形成面の像Ｌ' の光軸６
５と交わる点７２までの距離を表わしている。従って、
（数１２）の条件は第２レンズ群の主点Ｈ2'と第１レン
ズ群の焦点Ｆ1'を一致させる必要があることを意味して
いる。このことから、第２レンズ群６１は第１レンズ群
の焦点Ｆ1'の近傍に配置する必要のあることが分かる。
また、第２レンズ群６１の光軸６５と第１レンズ群の光
軸６９とが交わる点は第２レンズ群６１の主点Ｈ2'とす
るのがよいことが分かる。
【００５９】第２レンズ群６１を第１レンズ群６０の焦
点Ｆ1'の近傍に配置することは、第２レンズ群６１が液
晶パネル５７に近接することを意味する。そうすると、
第２レンズ群６１を回転する場合に第２レンズ群６１が
液晶パネル５７に当たるという問題を生じる。そこで、
（図３）に示した構成では、第２レンズ群６１を１枚と
することにより第２レンズ群６１の全長が短くなるよう
にし、また第２レンズ群６１を平凸レンズとし、凸面６
２を液晶パネル５７側に向けることにより第２レンズ群
６１の傾斜角の範囲が広くなるようにしている。
点Ｆ1'の近傍に配置することは、第２レンズ群６１が液
晶パネル５７に近接することを意味する。そうすると、
第２レンズ群６１を回転する場合に第２レンズ群６１が
液晶パネル５７に当たるという問題を生じる。そこで、
（図３）に示した構成では、第２レンズ群６１を１枚と
することにより第２レンズ群６１の全長が短くなるよう
にし、また第２レンズ群６１を平凸レンズとし、凸面６
２を液晶パネル５７側に向けることにより第２レンズ群
６１の傾斜角の範囲が広くなるようにしている。
【００６０】液晶パネルには、その光学的特性が光線の
入射角により変化するという性質がある。そのため、通
常の投写レンズを用いると投写画像の画質が場所により
変化する。この問題を避けるには、液晶パネル５７の有
効表示領域全体で主光線が液晶層と垂直となるように、
つまり、投写レンズをテレセントリックにするとよい。
そこで、（図３）に示した投写レンズ６０は、第２レン
ズ群６１の焦点距離ｆ 2 が第１レンズ群６０の液晶パネ
ル５７側の瞳中心からスクリーン側焦点Ｆ1'までの距離
とほぼ同一となるようにしている。こうすると、投写画
像の画質均一性を良好にすることができる。このよう
に、第２レンズ群６１には、台形歪み補正という効果の
他に、焦点距離ｆ2 を最適に選べば画質均一性の良好な
投写画像を実現できるという効果も得られる。
入射角により変化するという性質がある。そのため、通
常の投写レンズを用いると投写画像の画質が場所により
変化する。この問題を避けるには、液晶パネル５７の有
効表示領域全体で主光線が液晶層と垂直となるように、
つまり、投写レンズをテレセントリックにするとよい。
そこで、（図３）に示した投写レンズ６０は、第２レン
ズ群６１の焦点距離ｆ 2 が第１レンズ群６０の液晶パネ
ル５７側の瞳中心からスクリーン側焦点Ｆ1'までの距離
とほぼ同一となるようにしている。こうすると、投写画
像の画質均一性を良好にすることができる。このよう
に、第２レンズ群６１には、台形歪み補正という効果の
他に、焦点距離ｆ2 を最適に選べば画質均一性の良好な
投写画像を実現できるという効果も得られる。
【００６１】スクリーン５９に対して斜めに投写できる
のであれば、斜め上方から投写する場合の投写角の最大
範囲と斜め下方から投写する場合の投写角の最大範囲を
等しくすることが当然望まれる。斜め右方から投写する
場合と斜め左方から投写する場合も同様である。これ
は、第２レンズ群６１の回転軸６４が第２レンズ群６１
の光軸６５および第１レンズ群６０の光軸６９と交わる
ようにし、また液晶パネル５７の回転軸７０が液晶パネ
ル５７の画面中心を通り第１レンズ群６０の光軸６９と
交わるようにすれば、両側の投写角の範囲が等しくな
る。第２レンズ群６１の回転軸６４が第２レンズ群６１
の主点Ｈ2'を通るのが最も望ましい。ただし、フォーカ
ス状態の均一性の確保を考えると、以上の条件より少し
ずれた条件の方がよい場合があるので、第２レンズ群６
１の回転軸６４と第２レンズ群６１の光軸６５との交点
６６は第２レンズ群６１の最も離れた２つの頂点６７，
６８の間にあるようにするとよい。また、このようにす
ると、第２レンズ群６１の回転軸６４が第２レンズ群６
１の中央部に位置するので、第２レンズ群６１を回転し
ても液晶パネル５７からの出射光をすべて第２レンズ群
６１に入射させることができ、そのため、投写画像の一
部が極端に暗くなるということはない。
のであれば、斜め上方から投写する場合の投写角の最大
範囲と斜め下方から投写する場合の投写角の最大範囲を
等しくすることが当然望まれる。斜め右方から投写する
場合と斜め左方から投写する場合も同様である。これ
は、第２レンズ群６１の回転軸６４が第２レンズ群６１
の光軸６５および第１レンズ群６０の光軸６９と交わる
ようにし、また液晶パネル５７の回転軸７０が液晶パネ
ル５７の画面中心を通り第１レンズ群６０の光軸６９と
交わるようにすれば、両側の投写角の範囲が等しくな
る。第２レンズ群６１の回転軸６４が第２レンズ群６１
の主点Ｈ2'を通るのが最も望ましい。ただし、フォーカ
ス状態の均一性の確保を考えると、以上の条件より少し
ずれた条件の方がよい場合があるので、第２レンズ群６
１の回転軸６４と第２レンズ群６１の光軸６５との交点
６６は第２レンズ群６１の最も離れた２つの頂点６７，
６８の間にあるようにするとよい。また、このようにす
ると、第２レンズ群６１の回転軸６４が第２レンズ群６
１の中央部に位置するので、第２レンズ群６１を回転し
ても液晶パネル５７からの出射光をすべて第２レンズ群
６１に入射させることができ、そのため、投写画像の一
部が極端に暗くなるということはない。
【００６２】第２レンズ群６１は、液晶パネル５７に近
接して配置されるので、軸上光線の光線高が低く、その
ため、球面収差の発生は少ない。一方、軸外主光線の光
線高が高いので、像面湾曲、歪曲収差を発生しやすい。
歪曲収差はベンディングにより容易に補正でき、第２レ
ンズ群６１は凸面を液晶パネル５７側に向けた平凸レン
ズまたは曲率の強い面を液晶パネル５７側に向けた両凸
レンズにするとよい。像面湾曲は、第２レンズ群６１が
１枚でも第１レンズ群６０の像面湾曲を小さくすれば、
補正可能である。高解像度を要求される場合には、第２
レンズ群６１を２枚以上の構成として像面湾曲補正を有
利にすることも考えられる。この場合も、第２レンズ群
６１の回転軸６４と第２レンズ群６１の光軸６５との交
点６６は、第２レンズ群６１の最も離れた２つの頂点の
間にあるようにするとよい。第２レンズ群６１の全長が
長くなるので、第２レンズ群６１の回転角は小さくなる
が、投写画像を高解像度とすることができる。
接して配置されるので、軸上光線の光線高が低く、その
ため、球面収差の発生は少ない。一方、軸外主光線の光
線高が高いので、像面湾曲、歪曲収差を発生しやすい。
歪曲収差はベンディングにより容易に補正でき、第２レ
ンズ群６１は凸面を液晶パネル５７側に向けた平凸レン
ズまたは曲率の強い面を液晶パネル５７側に向けた両凸
レンズにするとよい。像面湾曲は、第２レンズ群６１が
１枚でも第１レンズ群６０の像面湾曲を小さくすれば、
補正可能である。高解像度を要求される場合には、第２
レンズ群６１を２枚以上の構成として像面湾曲補正を有
利にすることも考えられる。この場合も、第２レンズ群
６１の回転軸６４と第２レンズ群６１の光軸６５との交
点６６は、第２レンズ群６１の最も離れた２つの頂点の
間にあるようにするとよい。第２レンズ群６１の全長が
長くなるので、第２レンズ群６１の回転角は小さくなる
が、投写画像を高解像度とすることができる。
【００６３】（図３）に示した構成の第２レンズ群６１
の数値例を（表１）に示す。基準平面は画面垂直方向と
平行である。第１レンズ群６０の焦点距離ｆ1 と第２レ
ンズ群６１の焦点距離ｆ2 は同一とし、液晶パネル５７
の傾斜角はα＝０°、第２レンズ群６１の傾斜角はγ＝
15°としている。液晶パネル５７の表示領域の対角長を
3インチ、投写画像の対角長を 100インチとすると、投
写レンズに必要な倍率は0.03となる。投写レンズの倍率
をｍ1／ｍ2と近似し、（数１２）を考慮すると、第１レ
ンズ群６０の倍率はｍ1＝0.031、第２レンズ群の倍率は
ｍ2＝1.031となる。
の数値例を（表１）に示す。基準平面は画面垂直方向と
平行である。第１レンズ群６０の焦点距離ｆ1 と第２レ
ンズ群６１の焦点距離ｆ2 は同一とし、液晶パネル５７
の傾斜角はα＝０°、第２レンズ群６１の傾斜角はγ＝
15°としている。液晶パネル５７の表示領域の対角長を
3インチ、投写画像の対角長を 100インチとすると、投
写レンズに必要な倍率は0.03となる。投写レンズの倍率
をｍ1／ｍ2と近似し、（数１２）を考慮すると、第１レ
ンズ群６０の倍率はｍ1＝0.031、第２レンズ群の倍率は
ｍ2＝1.031となる。
【００６４】
【表１】
【００６５】第２レンズ群６１の実際の傾斜角γはスク
リーン５９の傾斜角θよりわずかに大きい。（表１）か
らξ−β＝ 0.016°であり、液晶パネル５７の表示領域
の垂直幅の半分の長さは 22.86ｍｍであるから、像Ｓ'
と像Ｌ'の第１レンズ群６０の光軸６９方向の最大ずれ
量は 6μｍと非常に小さい。これから、投写画像のフォ
ーカス状態は良好となることが分かる。
リーン５９の傾斜角θよりわずかに大きい。（表１）か
らξ−β＝ 0.016°であり、液晶パネル５７の表示領域
の垂直幅の半分の長さは 22.86ｍｍであるから、像Ｓ'
と像Ｌ'の第１レンズ群６０の光軸６９方向の最大ずれ
量は 6μｍと非常に小さい。これから、投写画像のフォ
ーカス状態は良好となることが分かる。
【００６６】第２レンズ群６１の凸面の曲率半径は 104
ｍｍ、中心厚は10ｍｍ、屈折率は1.52である。外形は長
方形状で、横70ｍｍ、縦54ｍｍである。第２レンズ群６
１の回転中心６６は、凸面の頂点６８から内部に 8ｍｍ
入った位置にある。液晶パネル５７の出射側ガラス基板
の厚さは 1.1ｍｍであり、出射側ガラス基板の上に出射
側偏光板が貼付されている。第２レンズ群６１の傾斜角
がγ＝ 0°の場合、第２レンズ群６１と液晶パネル５７
の間の最接近距離は 5.1ｍｍである。第２レンズ群６１
の傾斜角をγ＝15°とした場合、第２レンズ群６１と液
晶パネル５７の間の最接近距離は約 2ｍｍ確保される。
このように、第２レンズ群６１の液晶パネル５７側の面
を凸面としているために、第２レンズ群６１の回転角範
囲を広くでき、その結果、スクリーン５９の傾斜角θは
0°から15°の範囲で調整できる。
ｍｍ、中心厚は10ｍｍ、屈折率は1.52である。外形は長
方形状で、横70ｍｍ、縦54ｍｍである。第２レンズ群６
１の回転中心６６は、凸面の頂点６８から内部に 8ｍｍ
入った位置にある。液晶パネル５７の出射側ガラス基板
の厚さは 1.1ｍｍであり、出射側ガラス基板の上に出射
側偏光板が貼付されている。第２レンズ群６１の傾斜角
がγ＝ 0°の場合、第２レンズ群６１と液晶パネル５７
の間の最接近距離は 5.1ｍｍである。第２レンズ群６１
の傾斜角をγ＝15°とした場合、第２レンズ群６１と液
晶パネル５７の間の最接近距離は約 2ｍｍ確保される。
このように、第２レンズ群６１の液晶パネル５７側の面
を凸面としているために、第２レンズ群６１の回転角範
囲を広くでき、その結果、スクリーン５９の傾斜角θは
0°から15°の範囲で調整できる。
【００６７】本発明の投写型表示装置の第２の実施例の
構成を（図６）に示す。これも、液晶パネルを用いた投
写型表示装置の例である。第２レンズ群と液晶パネルを
除けば、主要な構成要素は（図３）に示したものと同一
である。
構成を（図６）に示す。これも、液晶パネルを用いた投
写型表示装置の例である。第２レンズ群と液晶パネルを
除けば、主要な構成要素は（図３）に示したものと同一
である。
【００６８】投写レンズ５８は第１レンズ群６０と第２
レンズ群６１とで構成されるが、第２レンズ群６１の取
り付け方が（図３）に示したものとは異なる。第２レン
ズ群６１は外形が円形であり、レンズ保持枠７３に装着
される。レンズ保持枠７３はリング７４に取り付けら
れ、リング７４はガイド７５に取り付けられている。リ
ング７４はガイド７５の内側で回転可能であり、その回
転中心は第１レンズ群６０の光軸６９と一致している。
また、レンズ保持枠７３は回転軸７６を介してリング７
４に取り付けられている。回転軸７６、第２レンズ群６
１の光軸６５および第１レンズ群６０の光軸６９は互い
に１つの点７７で直交している。このような構成にする
と回転の自由度が２つとなるので、第２レンズ群６１の
光軸６５は第１レンズ群６０の光軸６９に対して任意の
方向に向けることができる。
レンズ群６１とで構成されるが、第２レンズ群６１の取
り付け方が（図３）に示したものとは異なる。第２レン
ズ群６１は外形が円形であり、レンズ保持枠７３に装着
される。レンズ保持枠７３はリング７４に取り付けら
れ、リング７４はガイド７５に取り付けられている。リ
ング７４はガイド７５の内側で回転可能であり、その回
転中心は第１レンズ群６０の光軸６９と一致している。
また、レンズ保持枠７３は回転軸７６を介してリング７
４に取り付けられている。回転軸７６、第２レンズ群６
１の光軸６５および第１レンズ群６０の光軸６９は互い
に１つの点７７で直交している。このような構成にする
と回転の自由度が２つとなるので、第２レンズ群６１の
光軸６５は第１レンズ群６０の光軸６９に対して任意の
方向に向けることができる。
【００６９】液晶パネル５７は、第１レンズ群６０の光
軸６９と垂直となるように固定されている。スクリーン
上の投写画像の寸法が十分に大きい場合には、第１レン
ズ群６０によるスクリーンの実像の傾斜角が非常に小さ
くなり、第１レンズ群６０の光軸６９とほぼ垂直となる
ので、液晶パネル５７は第１レンズ群６０の光軸６９と
垂直になるように固定している。
軸６９と垂直となるように固定されている。スクリーン
上の投写画像の寸法が十分に大きい場合には、第１レン
ズ群６０によるスクリーンの実像の傾斜角が非常に小さ
くなり、第１レンズ群６０の光軸６９とほぼ垂直となる
ので、液晶パネル５７は第１レンズ群６０の光軸６９と
垂直になるように固定している。
【００７０】（図６）に示した構成とすることにより、
水平斜め方向、垂直斜め方向を含む任意の斜め方向に投
写することができる。例えば右斜め下方から投写するこ
とが可能になる。
水平斜め方向、垂直斜め方向を含む任意の斜め方向に投
写することができる。例えば右斜め下方から投写するこ
とが可能になる。
【００７１】（図６）に示した構成では、液晶パネルの
直前にフィールドレンズを配置していないが、これは、
投写レンズ５８がテレセントリックに近い場合、フィー
ルドレンズに必要なパワーが非常に小さくなり、フィー
ルドレンズを省いても投写画像の周辺部が十分明るいた
めである。
直前にフィールドレンズを配置していないが、これは、
投写レンズ５８がテレセントリックに近い場合、フィー
ルドレンズに必要なパワーが非常に小さくなり、フィー
ルドレンズを省いても投写画像の周辺部が十分明るいた
めである。
【００７２】以下に、本発明の他の実施例について説明
する。（図３）、（図６）に示した構成で、第２レンズ
群６１の傾斜角と液晶パネル５７の傾斜角とを固定した
ものも有用である。投写距離、投写角が固定されるが、
スクリーンに対して斜めに投写することができる。
する。（図３）、（図６）に示した構成で、第２レンズ
群６１の傾斜角と液晶パネル５７の傾斜角とを固定した
ものも有用である。投写距離、投写角が固定されるが、
スクリーンに対して斜めに投写することができる。
【００７３】（図３）、（図６）に示した構成は、スラ
イドプロジェクタ、映画映写機に用いることができる。
この場合、フィルムの透過率の光線入射角依存性は非常
に小さいので、必ずしも投写レンズ５８をテレセントリ
ックにする必要はない。
イドプロジェクタ、映画映写機に用いることができる。
この場合、フィルムの透過率の光線入射角依存性は非常
に小さいので、必ずしも投写レンズ５８をテレセントリ
ックにする必要はない。
【００７４】上述の実施例ではライトバルブとしてツイ
ストネマティック液晶を用いた液晶パネルの場合につい
て説明したが、他の方式の液晶パネルや電気光学結晶を
用いたものなど、複屈折性、旋光性、散乱性などの光学
的特性の変化として光学像を形成する透過型のものであ
ればライトバルブとして用いることができる。
ストネマティック液晶を用いた液晶パネルの場合につい
て説明したが、他の方式の液晶パネルや電気光学結晶を
用いたものなど、複屈折性、旋光性、散乱性などの光学
的特性の変化として光学像を形成する透過型のものであ
ればライトバルブとして用いることができる。
【００７５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、スクリー
ンに対して斜めに投写しても台形歪みおよびフォーカス
ずれのない長方形画像を表示できる投写レンズを提供す
ることができ、また、この投写レンズを用いることによ
り、スクリーンに対して斜めに投写しても台形歪みおよ
びファオーカスずれのない高画質の投写画像を表示でき
る投写型表示装置を提供することができ、非常に大きな
効果がある。
ンに対して斜めに投写しても台形歪みおよびフォーカス
ずれのない長方形画像を表示できる投写レンズを提供す
ることができ、また、この投写レンズを用いることによ
り、スクリーンに対して斜めに投写しても台形歪みおよ
びファオーカスずれのない高画質の投写画像を表示でき
る投写型表示装置を提供することができ、非常に大きな
効果がある。
【図１】本発明の投写レンズの作用を説明する説明図で
ある。
ある。
【図２】本発明の投写レンズの作用を説明する説明図で
ある。
ある。
【図３】本発明の投写型表示装置の第１の実施例におけ
る構成を示す一部破断斜視図である。
る構成を示す一部破断斜視図である。
【図４】本発明の投写型表示装置の第１の実施例におけ
る第２レンズ群の構成を示す断面図である。
る第２レンズ群の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の投写レンズの第１レンズ群と第２レン
ズ群の関係を説明する説明図である。
ズ群の関係を説明する説明図である。
【図６】本発明の投写型表示装置の第２の実施例におけ
る構成を示す一部破断斜視図である。
る構成を示す一部破断斜視図である。
【図７】従来の投写型表示装置の構成を示す概略構成図
である。
である。
【図８】軸ずらし法を説明する説明図である。
【図９】アオリ法を説明する説明図である。
Ｇ1 第１レンズ群 Ｇ2 第２レンズ群 Ｓ スクリーン Ｌ ライトバルブ Ｓ' スクリーンの像 Ｌ' ライトバルブの像 Ｐ1 ，Ｐ2 消失点 ５１ 光源 ５７ 液晶パネル ５８ 投写レンズ ５９ スクリーン ６０ 第１レンズ群 ６１ 第２レンズ群 ６４，７０ 回転軸
Claims (30)
- 【請求項１】 スクリーン側から順に、正パワーの第１
レンズ群と、正パワーの第２レンズ群とを備え、前記第
２レンズ群はそのスクリーン側主点から前記第１レンズ
群の光軸に下した垂線が前記第１レンズ群の第２レンズ
群側焦点の近傍を通り前記第２レンズ群の光軸が前記第
１レンズ群の光軸と１点で交わるように前記第１レンズ
群の光軸に対して傾けて配置された投写レンズ。 - 【請求項２】 第１レンズ群の光軸と第２レンズ群の光
軸との交点は前記第２レンズ群の最も離れた２つの頂点
の間にある請求項１記載の投写レンズ。 - 【請求項３】 第２レンズ群は１枚で構成される請求項
１記載の投写レンズ。 - 【請求項４】 第２レンズ群は第１レンズ群から最も遠
い面が凸面である請求項１記載の投写レンズ。 - 【請求項５】 第１レンズ群はその光軸に沿って移動可
能である請求項１記載の投写レンズ。 - 【請求項６】 第２レンズ群の焦点距離は、第１レンズ
群のスクリーンと反対側の瞳中心から前記第２レンズ群
のスクリーン側の主点までの距離と略同一である請求項
１から請求項５のいずれかに記載の投写レンズ。 - 【請求項７】 スクリーン側から順に、正パワーの第１
レンズ群と、正パワーの第２レンズ群とを備え、前記第
２レンズ群はそのスクリーン側主点から前記第１レンズ
群の光軸に下した垂線が前記第１レンズ群の第２レンズ
群側焦点の近傍を通り前記第２レンズ群の光軸が前記第
１レンズ群の光軸と１点で交わるように前記第１レンズ
群の光軸に対して傾けて配置され、前記第２レンズ群は
前記第１レンズの光軸に対する傾斜角が可変である投写
レンズ。 - 【請求項８】 第１レンズ群の光軸と第２レンズ群の光
軸との交点は前記第２レンズ群の最も離れた２つの頂点
の間にある請求項７記載の投写レンズ。 - 【請求項９】 第２レンズ群は１枚で構成される請求項
７記載の投写レンズ。 - 【請求項１０】 第２レンズ群は第１レンズ群から最も
遠い面が凸面である請求項７記載の投写レンズ。 - 【請求項１１】 第１レンズ群はその光軸に沿って移動
可能である請求項７記載の投写レンズ。 - 【請求項１２】 第２レンズ群は第１レンズ群の光軸に
垂直な平面内にある所定の回転軸を中心として回転可能
である請求項７記載の投写レンズ。 - 【請求項１３】 回転軸は第１レンズ群の光軸と交わる
請求項１２記載の投写レンズ。 - 【請求項１４】 回転軸は前記第２レンズ群の光軸と交
わる請求項１２記載の投写レンズ。 - 【請求項１５】 回転軸は前記第２レンズ群の光軸と交
わり、その交点は前記第２レンズ群の最も離れた２つの
頂点の間にある請求項１２記載の投写レンズ。 - 【請求項１６】 第２レンズ群の焦点距離は、第１レン
ズ群のスクリーンと反対側の瞳中心から前記第２レンズ
群のスクリーン側の主点までの距離と略同一である請求
項７から請求項１５のいずれかに記載の投写レンズ。 - 【請求項１７】 光源と、前記光源の出力光が入射する
ライトバルブと、前記ライトバルブの出射光が入射し前
記ライトバルブに形成された光学像をスクリーン上に投
写する投写レンズとを備え、前記投写レンズとして請求
項１から請求項６のいずれかに記載の投写レンズを用
い、前記スクリーン上の投写画像の台形歪みが少なくな
るように、第２レンズ群と前記ライトバルブとを第１レ
ンズ群の光軸に対して傾けて配置した投写型表示装置。 - 【請求項１８】 光源と、前記光源の出力光が入射する
ライトバルブと、前記ライトバルブの出射光が入射し前
記ライトバルブに形成された光学像をスクリーン上に投
写する投写レンズとを備え、前記投写レンズとして請求
項７から請求項１６のいずれかに記載の投写レンズを用
い、前記ライトバルブは第１レンズ群の光軸と第２レン
ズ群の光軸とを含む平面と垂直なまま前記第１レンズ群
の光軸に対する傾斜角を可変でき、前記第１レンズ群の
光軸に対する前記第２レンズ群の傾斜角および前記ライ
トバルブの傾斜角を調整することにより前記スクリーン
上の投写画像の台形歪みが少なくなるようにした投写型
表示装置。 - 【請求項１９】 ライトバルブは前記ライトバルブの画
像形成面に平行な回転軸を中心として回転可能である請
求項１８記載の投写型表示装置。 - 【請求項２０】 ライトバルブの回転軸は前記ライトバ
ルブの画面水平方向または画面垂直方向と平行である請
求項１８記載の投写型表示装置。 - 【請求項２１】 ライトバルブの回転軸は、前記ライト
バルブの画像形成面内にあり、前記ライトバルブの画面
中心を通る請求項１８記載の投写型表示装置。 - 【請求項２２】 ライトバルブの回転軸は第１レンズ群
の光軸と交わる請求項１８記載の投写型表示装置。 - 【請求項２３】 光源と、前記光源の出力光が入射する
ライトバルブと、前記ライトバルブの出射光が入射し前
記ライトバルブに形成された光学像をスクリーン上に投
写する投写レンズとを備え、前記投写レンズとして請求
項７から請求項１６のいずれかに記載の投写レンズを用
い、前記ライトバルブは第１レンズ群の光軸と垂直に配
置され、第２レンズ群の光軸の方向は２つの自由度で可
変であり、前記第１レンズ群の光軸に対する前記第２レ
ンズ群の光軸方向を調整することにより前記スクリーン
上の投写画像の台形歪みが少なくなるようにした投写型
表示装置。 - 【請求項２４】 光源と、前記光源の出力光が入射する
ライトバルブと、前記ライトバルブの出射光が入射し前
記ライトバルブに形成された光学像をスクリーン上に投
写する投写レンズとを備え、前記ライトバルブは映像信
号に応じて複屈折性または旋光性または散乱性が変化す
るものであり、前記投写レンズとして請求項６記載の投
写レンズを用い、前記スクリーン上の投写画像の台形歪
みが少なくなるように、第２レンズ群と前記ライトバル
ブとを第１レンズ群の光軸に対して傾けて配置した投写
型表示装置。 - 【請求項２５】 光源と、前記光源の出力光が入射する
ライトバルブと、前記ライトバルブの出射光が入射し前
記ライトバルブに形成された光学像をスクリーン上に投
写する投写レンズとを備え、前記ライトバルブは映像信
号に応じて複屈折性または旋光性または散乱性が変化す
るものであり、前記投写レンズとして請求項１６記載の
投写レンズを用い、前記ライトバルブは第１レンズ群の
光軸と第２レンズ群の光軸とを含む平面と垂直なまま前
記第１レンズ群の光軸に対する傾斜角を可変でき、前記
第１レンズ群の光軸に対する前記第２レンズ群の傾斜角
および前記ライトバルブの傾斜角を調整することにより
前記スクリーン上の投写画像の台形歪みが少なくなるよ
うにした投写型表示装置。 - 【請求項２６】 ライトバルブは前記ライトバルブの画
像形成面に平行な回転軸を中心として回転可能である請
求項２５記載の投写型表示装置。 - 【請求項２７】 ライトバルブの回転軸は前記ライトバ
ルブの画面水平方向または画面垂直方向と平行である請
求項２５記載の投写型表示装置。 - 【請求項２８】 ライトバルブの回転軸は、前記ライト
バルブの画像形成面内にあり、前記ライトバルブの画面
中心を通る請求項２５記載の投写型表示装置。 - 【請求項２９】 ライトバルブの回転軸は第１レンズ群
の光軸と交わる請求項２５記載の投写型表示装置。 - 【請求項３０】 光源と、前記光源の出力光が入射する
ライトバルブと、前記ライトバルブの出射光が入射し前
記ライトバルブに形成された光学像をスクリーン上に投
写する投写レンズとを備え、前記ライトバルブは映像信
号に応じて複屈折性または旋光性または散乱性が変化す
るものであり、前記投写レンズとして請求項１６記載の
投写レンズを用い、前記ライトバルブは第１レンズ群の
光軸と垂直に配置され、第２レンズ群の光軸の方向は２
つの自由度で可変であり、前記第１レンズ群の光軸に対
する前記第２レンズ群の光軸方向を調整することにより
前記スクリーン上の投写画像の台形歪みが少なくなるよ
うにした投写型表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040895A JPH05241096A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 投写レンズと投写型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040895A JPH05241096A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 投写レンズと投写型表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05241096A true JPH05241096A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12593249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4040895A Pending JPH05241096A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 投写レンズと投写型表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05241096A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0996775A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-08 | Chukyo Koden Kofun Yugenkoshi | 台形ひずみの補正機能を備える画像投影装置 |
| US5947576A (en) * | 1996-10-03 | 1999-09-07 | Minolta Co., Ltd. | Oblique projection optical apparatus |
| KR100630936B1 (ko) * | 1999-08-10 | 2006-10-02 | 삼성전자주식회사 | 광투사형 디스플레이어의 영상왜곡 보정장치 |
| JP2006293017A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Nec Viewtechnology Ltd | 投写型表示装置 |
| WO2007114064A1 (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | プロジェクタ |
| JP2008236503A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ、プログラムおよび情報記憶媒体 |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4040895A patent/JPH05241096A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0996775A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-08 | Chukyo Koden Kofun Yugenkoshi | 台形ひずみの補正機能を備える画像投影装置 |
| US5947576A (en) * | 1996-10-03 | 1999-09-07 | Minolta Co., Ltd. | Oblique projection optical apparatus |
| KR100630936B1 (ko) * | 1999-08-10 | 2006-10-02 | 삼성전자주식회사 | 광투사형 디스플레이어의 영상왜곡 보정장치 |
| JP2006293017A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Nec Viewtechnology Ltd | 投写型表示装置 |
| WO2007114064A1 (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | プロジェクタ |
| JP2008236503A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ、プログラムおよび情報記憶媒体 |
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