JPH05241097A - Projecting lens and projection type display device - Google Patents
Projecting lens and projection type display deviceInfo
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- JPH05241097A JPH05241097A JP4040896A JP4089692A JPH05241097A JP H05241097 A JPH05241097 A JP H05241097A JP 4040896 A JP4040896 A JP 4040896A JP 4089692 A JP4089692 A JP 4089692A JP H05241097 A JPH05241097 A JP H05241097A
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection lens for enlarging and projecting an optical image formed on a light valve onto a screen in an oblique direction, and a projection type display device using this projection lens.
【０００２】[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機がある。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）。液晶パネルは、高画質の投写画像を得るために、
液晶材料としてツイストネマティック液晶を用い、各画
素にスイッチング素子としてＴＦＴを設けたアクティブ
マトリックス型を用い、赤用、緑用、青用として３枚の
液晶パネルを用いるのが主流となりつつある。2. Description of the Related Art A method of enlarging and projecting a small-screen image on a screen by a projection lens in order to obtain a large-screen image has been well known. Devices that use this method include slide projectors and movie projectors. Also,
In order to form a large-screen image according to an electric signal, a method of forming an optical image according to a video signal on a light valve, irradiating the optical image with light, and enlarging and projecting it on a screen with a projection lens is also better than before. Are known. Recently, a projection type display device using a liquid crystal panel as a light valve has been receiving attention (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-133424). The liquid crystal panel is used to obtain high quality projected images.
A twisted nematic liquid crystal is used as a liquid crystal material, an active matrix type in which a TFT is provided as a switching element in each pixel is used, and three liquid crystal panels for red, green, and blue are mainly used.
【０００３】液晶パネルを３枚用いた投写型表示装置の
構成例を（図８）に示す。光源１から出た光は、ダイク
ロイックミラー２，３と平面ミラー４で構成される色分
解光学系に入射し、赤、緑、青の３原色の光に分解され
る。各原色光は、それぞれフィールドレンズ５，６，７
を透過した後に、液晶パネル８，９，１０に入射する。
液晶パネル８，９，１０には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８，９，１
０からの出射光は、ダイクロイックミラー１１，１２と
平面ミラー１３で構成される色合成光学系により１つの
光に合成される。合成された光は投写レンズ１４に入射
し、３つの液晶パネル８，９，１０上の光学像は投写レ
ンズ１４によりスクリーン１５上に拡大投写される。A structural example of a projection type display device using three liquid crystal panels is shown in FIG. The light emitted from the light source 1 enters a color separation optical system composed of the dichroic mirrors 2 and 3 and the plane mirror 4, and is separated into light of three primary colors of red, green and blue. The respective primary color lights are respectively field lenses 5, 6, 7
After passing through, the light enters the liquid crystal panels 8, 9 and 10.
An optical image is formed on the liquid crystal panels 8, 9 and 10 as a change in transmittance according to a video signal. Liquid crystal panel 8, 9, 1
The emitted light from 0 is combined into one light by the color combining optical system including the dichroic mirrors 11 and 12 and the plane mirror 13. The combined light enters the projection lens 14, and the optical images on the three liquid crystal panels 8, 9 and 10 are enlarged and projected on the screen 15 by the projection lens 14.
【０００４】液晶パネル８，９，１０は、（図９）に示
すように、液晶セル１６、入射側偏光板１７、出射側偏
光板１８で構成されている。液晶セル１６は、２枚のガ
ラス基板１９，２０の間にツイストネマティック液晶２
１を封入したもので、ガラス基板１９，２０の液晶層側
面にそれぞれマトリックス状透明電極を設けている。入
射側偏光板１７の偏光軸と出射側偏光板１８の偏光軸は
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１７を出射した直線偏光が液晶セル１６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８，９，１０
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
れる。The liquid crystal panels 8, 9 and 10 are composed of a liquid crystal cell 16, an incident side polarization plate 17, and an emission side polarization plate 18, as shown in FIG. The liquid crystal cell 16 includes a twisted nematic liquid crystal 2 between two glass substrates 19 and 20.
1 is enclosed, and matrix transparent electrodes are provided on the side surfaces of the liquid crystal layers of the glass substrates 19 and 20, respectively. The polarization axis of the incident side polarization plate 17 and the polarization axis of the emission side polarization plate 18 are orthogonal to each other. When no voltage is applied to the transparent electrode, the linearly polarized light emitted from the incident side polarization plate 17 rotates 90 ° in the liquid crystal cell 16 due to the optical rotatory power, so that the transmittance becomes maximum.
When a voltage is applied, the optical rotatory power decreases according to the voltage, and the transmittance decreases. In this way, the liquid crystal panels 8, 9, 10
An optical image corresponding to the video signal is formed as a change in transmittance.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】（図８）に示した構成
では、通常、液晶パネル８，９，１０は投写レンズ１４
の光軸２２に対して垂直に配置し、光軸２２が液晶パネ
ル８，９，１０の画面中心を通るようにする。スクリー
ン１５が投写レンズ１４の光軸２２に対して垂直の場合
には、スクリーン１５上に全領域のフォーカス状態が均
一良好で台形歪みのない画像が表示される。In the structure shown in FIG. 8, the liquid crystal panels 8, 9 and 10 are usually provided with the projection lens 14
Is arranged perpendicularly to the optical axis 22 so that the optical axis 22 passes through the screen centers of the liquid crystal panels 8, 9 and 10. When the screen 15 is perpendicular to the optical axis 22 of the projection lens 14, an image in which the focus state of the entire area is uniformly good and trapezoidal distortion is not displayed is displayed on the screen 15.
【０００６】（図８）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、投写器の設置場
所が問題となる。スクリーン１５が投写レンズ１４の光
軸２２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１５を投写レンズ１４の光
軸２２に対して斜めにすると、投写画像が台形に歪み、
また全領域のフォーカス状態を均一良好にできないとい
う問題がある。When the projection image is projected on the reflection type screen with the configuration shown in FIG. 8, the observer is located on the same side as the projector with respect to the screen. Become. When the screen 15 is perpendicular to the optical axis 22 of the projection lens 14, when the observer tries to see the projected image from the front, the projector may hide a part of the projected image, or the projector may be annoying about noise. There's a problem. If the screen 15 is tilted with respect to the optical axis 22 of the projection lens 14 in order to avoid this problem, the projected image is distorted into a trapezoid.
There is also a problem that the focus state of the entire area cannot be made uniform and good.
【０００７】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。There are two methods of projecting from a diagonal direction on the screen, an axis shift method and a tilt method.
【０００８】軸ずらし法は、（図１０）に示すように、
液晶パネル２３とスクリーン１５とを投写レンズ１４の
光軸２２に対して垂直に配置し、液晶パネル２３の画面
中心２４を投写レンズ１４の光軸２２からずらす方法で
ある。投写レンズ１４に歪曲収差がない場合には液晶パ
ネル２３に長方形画像を表示するとスクリーン１５上に
長方形画像を表示することができる。しかし、この方法
は、投写角（投写レンズ１４の瞳中心２５とスクリーン
１５の中心２６を結ぶ直線と投写レンズ１４の光軸２２
のなす角）が大きくなると投写レンズ１４に必要な画角
が大きくなるために、投写レンズ１４の外径が大きくな
り、またスクリーン１５上の投写レンズ１４から遠い領
域の輝度が低くなるという問題がある。The axis shift method is as shown in FIG.
This is a method in which the liquid crystal panel 23 and the screen 15 are arranged perpendicularly to the optical axis 22 of the projection lens 14 and the screen center 24 of the liquid crystal panel 23 is displaced from the optical axis 22 of the projection lens 14. When the projection lens 14 has no distortion, the rectangular image can be displayed on the screen 15 by displaying the rectangular image on the liquid crystal panel 23. However, in this method, the projection angle (the straight line connecting the center 25 of the pupil of the projection lens 14 and the center 26 of the screen 15 and the optical axis 22 of the projection lens 14
If the angle formed by the projection lens 14 becomes large, the angle of view required for the projection lens 14 becomes large, and therefore the outer diameter of the projection lens 14 becomes large, and the brightness of the area far from the projection lens 14 on the screen 15 becomes low. is there.
【０００９】アオリ法は、（図１１）に示すように、液
晶パネル２３とスクリーン１５とを投写レンズ１４の光
軸２２に対して傾ける方法である。全領域のフォーカス
状態が均一良好な投写画像を得るには、次式で表わされ
るシャインプルーフの法則を満足するように、スクリー
ン１５の傾斜角θと液晶パネル２３の傾斜角θ' とを決
めるとよい。The tilting method is a method in which the liquid crystal panel 23 and the screen 15 are tilted with respect to the optical axis 22 of the projection lens 14, as shown in FIG. In order to obtain a projected image in which the focus state in all areas is uniform and good, the tilt angle θ of the screen 15 and the tilt angle θ ′ of the liquid crystal panel 23 are determined so as to satisfy the Scheimpflug's law expressed by the following equation. Good.
【００１０】[0010]
【数１】 [Equation 1]
【００１１】ここで、ｍはスクリーン１５と投写レンズ
１４の光軸２２との交点２５を物点とした場合の倍率で
ある。Here, m is a magnification when an intersection 25 between the screen 15 and the optical axis 22 of the projection lens 14 is an object point.
【００１２】アオリ法は、投写レンズ１４の画角を大き
くする必要がなく、投写画像の輝度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１５上の投写画
像を長方形とするには、液晶パネル２３上に台形画像を
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っ
てしまう。The tilting method does not require a large angle of view of the projection lens 14 and easily secures the brightness uniformity of the projected image, but causes trapezoidal distortion. In order to make the projected image on the screen 15 rectangular, it is necessary to display a trapezoidal image on the liquid crystal panel 23. A method of displaying a trapezoidal image on a liquid crystal panel using a matrix electrode and forming the trapezoidal shape of the matrix electrode is also conceivable, but it is unrealistic in view of versatility. In addition, it is conceivable to convert the shape of an image displayed on the liquid crystal panel by video signal processing, but this requires a video signal storage device, resulting in high cost.
【００１３】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。It is an object of the present invention to provide a projection type display device capable of displaying a projected image in which the focus state of the entire region is good even when projected on a screen from an oblique direction and the trapezoidal distortion is not present. Another object of the present invention is to provide a projection lens for realizing such a projection display device.
【００１４】[0014]
【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、３つの入力光軸と１つの
出力光軸とを有し３つの光を１つに合成する光合成手段
と、光合成手段の出力側に配置され正パワーを有する主
レンズと、光合成手段の入力側にそれぞれ配置され同一
特性の正パワーを有する３つの補助レンズとを備え、３
つの入力光軸に沿って進む光線は光合成手段により１つ
の出力光軸に沿って進む光線に合成され、主レンズの光
軸は出力光軸と一致し、３つの補助レンズの光合成手段
側主点から対応する入力光軸に垂線を下すと垂線の足か
ら主レンズの補助レンズ側焦点までの光路長は主レンズ
の焦点距離と略一致し、３つの補助レンズの光軸は対応
する入力光軸と１点で交わり、光合成手段を通して３つ
の補助レンズを見ると３つの補助レンズが主レンズに対
して傾き実質的に重なって見えるようにしたものであ
る。In order to achieve this object, the first projection lens of the present invention has three input optical axes and one output optical axis, and photosynthesizes three lights into one. Means, a main lens arranged on the output side of the light synthesizing means and having a positive power, and three auxiliary lenses arranged on the input side of the light synthesizing means, each having a positive power of the same characteristic.
Light rays traveling along one input optical axis are synthesized by the light synthesizing means into light rays traveling along one output optical axis, the optical axis of the main lens coincides with the output optical axis, and the principal points of the three auxiliary lenses on the light synthesizing means side When a perpendicular is drawn from the to the corresponding input optical axis, the optical path length from the foot of the perpendicular to the focus on the auxiliary lens side of the main lens is almost the same as the focal length of the main lens, and the optical axes of the three auxiliary lenses are the corresponding input optical axes. When the three auxiliary lenses are viewed through the light combining means, the three auxiliary lenses are tilted with respect to the main lens so that they appear to substantially overlap each other.
【００１５】本発明の第２の投写レンズは、入力光軸と
１つの出力光軸とを有し３つの光を１つに合成する光合
成手段と、光合成手段の出力側に配置され正パワーを有
する主レンズと、光合成手段の入力側にそれぞれ配置さ
れ同一特性の正パワーを有する３つの補助レンズとを備
え、３つの入力光軸に沿って進む光線は光合成手段によ
り１つの出力光軸に沿って進む光線に合成され、主レン
ズの光軸は出力光軸と一致し、３つの補助レンズの主レ
ンズ側主点から対応する入力光軸に垂線を下すと垂線の
足から主レンズの補助レンズ側焦点までの光路長は主レ
ンズの焦点距離と略一致し、３つの補助レンズの光軸は
対応する入力光軸と１点で交わり、３つの補助レンズは
それぞれ入力光軸に対する傾斜角が連動して可変であ
り、光合成手段を通して３つの補助レンズを見ると３つ
の補助レンズが主レンズの光軸に対して傾き実質的に重
なって見えるようにしたものである。The second projection lens of the present invention has a light combining means having an input optical axis and one output optical axis for combining three lights into one, and a positive power arranged at the output side of the light combining means. The main lens and the three auxiliary lenses arranged on the input side of the light synthesizing means and having positive powers of the same characteristics are provided, and the light rays traveling along the three input optical axes are along one output optical axis by the light synthesizing means. The optical axis of the main lens coincides with the output optical axis, and when a perpendicular is drawn from the principal point on the main lens side of the three auxiliary lenses to the corresponding input optical axis, from the foot of the perpendicular to the auxiliary lens of the main lens. The optical path length to the side focus is almost the same as the focal length of the main lens, the optical axes of the three auxiliary lenses intersect with the corresponding input optical axes at one point, and the inclination angles of the three auxiliary lenses with respect to the input optical axis are linked. It is variable, and the See three auxiliary lenses Te when three auxiliary lenses is obtained by visible overlapping the inclination substantially relative to the optical axis of the main lens.
【００１６】各補助レンズの光軸と各入力光軸との交点
はそれぞれの補助レンズの最も離れた２つの頂点の間に
位置させるとよい。補助レンズは、１枚で構成し、主レ
ンズから最も遠い面を凸面にするのが望ましい。主レン
ズはその光軸に沿って移動可能にするのが望ましい。The intersection of the optical axis of each auxiliary lens and each input optical axis may be located between the two furthest vertices of each auxiliary lens. It is desirable that the auxiliary lens is composed of one lens and that the surface farthest from the main lens is a convex surface. The main lens is preferably movable along its optical axis.
【００１７】補助レンズの入力光軸に対する傾斜角を変
える場合、入力光軸に垂直な平面内にある所定の回転軸
を中心として補助レンズを回転させるとよい。各補助レ
ンズの回転軸は、各補助レンズの最も離れた２つの頂点
の間にあり、それぞれ対応する入力光軸と交わるように
するのが望ましい。When changing the tilt angle of the auxiliary lens with respect to the input optical axis, it is preferable to rotate the auxiliary lens about a predetermined rotation axis in a plane perpendicular to the input optical axis. The rotation axis of each auxiliary lens is located between the two furthest vertices of each auxiliary lens, and preferably intersects with the corresponding input optical axis.
【００１８】各補助レンズの主レンズ側主点が各入力光
軸上にあり、各補助レンズの主レンズ側主点から主レン
ズの補助レンズ側主点までの光路長が主レンズの焦点距
離と略一致するのが望ましい。The main lens side principal point of each auxiliary lens is on each input optical axis, and the optical path length from the main lens side principal point of each auxiliary lens to the auxiliary lens side principal point of the main lens is the focal length of the main lens. It is desirable that they substantially match.
【００１９】本発明の第１の投写型表示装置は、３原色
の色成分を含む光を放射する光源と、光源の放射光を３
つの原色光に分解する色分解手段と、色分解手段の３つ
の出力光がそれぞれ入射し映像信号に応じて光学的特性
の変化として光学像を形成する３つのライトバルブと、
３つのライトバルブの出射光が入射し光学像をスクリー
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、３つの補助レンズと３
つのライトバルブとを対応する入力光軸に対して傾けて
配置したものである。The first projection type display device of the present invention comprises a light source which emits light containing color components of three primary colors, and three emitted lights of the light source.
A color separation means for separating the light into one primary color light, and three light valves for respectively forming three output lights of the color separation means and forming an optical image as a change in optical characteristics according to a video signal,
A projection lens for projecting an optical image onto the screen upon incidence of light emitted from the three light valves, and using the first projection lens as the projection lens to reduce trapezoidal distortion of the projected image on the screen; 3 auxiliary lenses and 3
The two light valves are arranged so as to be inclined with respect to the corresponding input optical axis.
【００２０】本発明の第２の投写型表示装置は、３原色
の色成分を含む光を放射する光源と、光源の放射光を３
つの原色光に分解する色分解手段と、色分解手段の３つ
の出力光がそれぞれ入射し映像信号に応じて光学的特性
の変化として光学像を形成する３つのライトバルブと、
３つのライトバルブの出射光が入射し光学像をスクリー
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２の投写レンズを用い、３つのライトバルブは対
応する入力光軸と補助レンズの光軸とを含む平面と垂直
なまま入力光軸に対する傾斜角を連動して可変でき、各
入力光軸に対する補助レンズの傾斜角およびライトバル
ブの傾斜角の調整によりスクリーン上の投写画像の台形
歪みを少なくするものである。The second projection type display device of the present invention comprises a light source which emits light containing color components of three primary colors, and three light beams emitted from the light source.
A color separation means for separating the light into one primary color light, and three light valves for respectively forming three output lights of the color separation means and forming an optical image as a change in optical characteristics according to a video signal,
A projection lens for projecting an optical image on the screen upon incidence of light emitted from the three light valves is provided, and the second projection lens is used as the projection lens, and the three light valves are provided with corresponding input optical axes and auxiliary lenses. The tilt angle with respect to the input optical axis can be changed while being perpendicular to the plane including the optical axis, and the trapezoidal distortion of the projected image on the screen can be adjusted by adjusting the tilt angle of the auxiliary lens and the light valve with respect to each input optical axis. Is to reduce.
【００２１】本発明の第３の投写型表示装置は、３原色
の色成分を含む光を放射する光源と、光源の放射光を３
つの原色光に分解する色分解手段と、色分解手段の３つ
の出力光がそれぞれ入射し映像信号に応じて光学的特性
の変化として光学像を形成する３つのライトバルブと、
３つのライトバルブの出射光が入射し光学像をスクリー
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２の投写レンズを用い、各ライトバルブは対応す
る入力光軸と垂直に配置され、各入力光軸に対する３つ
の補助レンズの傾斜角の調整によりスクリーン上の投写
画像の台形歪みを少なくするものである。A third projection type display device of the present invention comprises a light source which emits light containing color components of three primary colors and three light sources which emit light.
A color separation means for separating the light into one primary color light, and three light valves for respectively forming three output lights of the color separation means and forming an optical image as a change in optical characteristics according to a video signal,
A projection lens is provided which receives the light emitted from the three light valves and projects an optical image on a screen. The second projection lens is used as the projection lens, and each light valve is arranged perpendicular to the corresponding input optical axis. The trapezoidal distortion of the projected image on the screen is reduced by adjusting the tilt angles of the three auxiliary lenses with respect to each input optical axis.
【００２２】ライトバルブの光学像形成面は、補助レン
ズの光軸と入力光軸とを含む平面と垂直にするのがよ
い。ライトバルブを回転する場合、ライトバルブの回転
軸は、入力光軸と交わり、ライトバルブの画像形成面内
にあり画面中心を通るようにするのがよい。ライトバル
ブを回転せず補助レンズのみを回転させる場合、ライト
バルブは入力光軸と垂直にするとよい。The optical imaging surface of the light valve is preferably perpendicular to the plane containing the optical axis of the auxiliary lens and the input optical axis. When the light valve is rotated, it is preferable that the rotation axis of the light valve intersects with the input optical axis, lies in the image forming surface of the light valve, and passes through the center of the screen. When only the auxiliary lens is rotated without rotating the light valve, the light valve should be perpendicular to the input optical axis.
【００２３】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、補助レンズの焦点距離は主レンズの補助レンズ側の
瞳中心から補助レンズの主レンズ側主点までの距離と略
同一とするのが望ましい。As the light valve, a light valve that forms an optical image as a change in birefringence, optical rotatory power, or scattering property according to a video signal can be used. In this case, it is desirable that the focal length of the auxiliary lens be substantially the same as the distance from the pupil center of the main lens on the auxiliary lens side to the main point on the main lens side of the auxiliary lens.
【００２４】[0024]
【作用】本発明の投写レンズのモデルを（図１）に示
す。主レンズＧ1 の光軸３１に対して補助レンズＧ2 と
スクリーンＳとが斜めに配置され、補助レンズ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。主レンズＧ1 の光軸３１と補助レンズＧ2 の光軸３
２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。主レンズＧ1、補助レンズ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。The model of the projection lens of the present invention is shown in FIG. The auxiliary lens G 2 and the screen S are obliquely arranged with respect to the optical axis 31 of the main lens G 1 , and the light valve L is obliquely arranged with respect to the optical axis 32 of the auxiliary lens G 2 . Optical axis 31 of main lens G 1 and optical axis 3 of auxiliary lens G 2
2 is on the same plane (referred to as a reference plane here), and the light valve L and the screen S are perpendicular to the reference plane. It is assumed that both the main lens G 1 and the auxiliary lens G 2 are thin lenses and ideal lenses with no aberration, and the screen S and the light valve L are considered to be flat surfaces.
【００２５】（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、長方形画像３４，３５から光線が出る
と考える。主レンズＧ1 によりスクリーンＳに対応する
実像Ｓ' が形成され、補助レンズ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。As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), a rectangular image 34 on each side of the screen S and the light valve L is similar or parallel to the reference plane 33.
It is assumed that 35 is displayed and light rays are emitted from the rectangular images 34 and 35. It is assumed that the main lens G 1 forms a real image S ′ corresponding to the screen S, and the auxiliary lens G 2 forms a virtual image L ′ corresponding to the light valve L.
【００２６】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、主レンズ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３１に
対して傾き、（図２（ｃ））に示すように、主レンズＧ
1 から遠い側の辺３６が長い台形３７となる。また、補
助レンズ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、補助レンズＧ2 から遠い側の辺
３８が長い台形３９となる。According to Scheimpflug's law, it is known that the object plane, the image plane and the lens plane intersect on one straight line. Therefore, the image S ′ of the screen S by the main lens G 1 has an image plane perpendicular to the reference plane 33 and tilted with respect to the optical axis 31, and as shown in FIG.
The side 36 on the side far from 1 becomes a long trapezoid 37. An image L ′ of the light valve L formed by the auxiliary lens G 2 has an image plane perpendicular to the reference plane 33 and tilted with respect to the optical axis 32 (see FIG.
As shown in (d), the side 38 on the side far from the auxiliary lens G 2 becomes a long trapezoid 39.
【００２７】スクリーンＳの傾斜角をθ、像Ｓ' の傾斜
角をξ、主レンズ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。When the tilt angle of the screen S is θ, the tilt angle of the image S ′ is ξ, and the magnification of the main lens G 1 with respect to the object point 40 on the optical axis 31 is m 1 , the following equation is established.
【００２８】[0028]
【数２】 [Equation 2]
【００２９】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、主レンズ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 から主レンズＧ1 の光軸３１に下した垂線の長
さｐ1 は次のようになる。Two non-parallel sides 41 of the trapezoid 37 of the image S ',
The intersection P 1 obtained by extending 42 will be called the vanishing point. The vanishing point P 1 is on the reference plane, and the main lens G 1
Exists on a straight line passing through the focal point F 1 'of the optical axis 31 and is perpendicular to the optical axis 31 of the main lens G 1 from the vanishing point P 1 and the length p 1 thereof is as follows.
【００３０】[0030]
【数３】 [Equation 3]
【００３１】補助レンズＧ2 の光軸３２と主レンズＧ1
の光軸３１とのなす角をγとする。主レンズ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、補助レンズＧ2 の光軸３２上の物点
４３に対する倍率をｍ2 とする。補助レンズ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。The optical axis 32 of the auxiliary lens G 2 and the main lens G 1
The angle made by the optical axis 31 of is defined as γ. With respect to the optical axis 31 of the main lens G 1 , the inclination angle of the light valve L is α, and the image L ′ is
Is β, and the magnification of the auxiliary lens G 2 with respect to the object point 43 on the optical axis 32 is m 2 . With reference to the optical axis 32 of the auxiliary lens G 2 , the inclination angle of the light valve L is α +
Since the inclination angle of γ and the image L ′ is β + γ, the following equation holds.
【００３２】[0032]
【数４】 [Equation 4]
【００３３】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、補助レンズＧ2 の焦点Ｆ2 を通り光軸３２に垂直な
直線上に存在する。補助レンズＧ2 の中心Ｈ2 が主レン
ズＧ1 の光軸３１上にあるとすると、像Ｌ' の消失点Ｐ
2 から光軸３１に下した垂線の長さｐ2 は次のようにな
る。Two non-parallel sides 44 of the trapezoid 39 of the image L ',
The vanishing point P 2 obtained by extending 45 is on the reference plane and exists on a straight line that passes through the focal point F 2 of the auxiliary lens G 2 and is perpendicular to the optical axis 32. When the center of H 2 auxiliary lens G 2 is referred to as being on the optical axis 31 of the main lens G 1, vanishing point of the image L 'P
The length p 2 of the perpendicular drawn from 2 to the optical axis 31 is as follows.
【００３４】[0034]
【数５】 [Equation 5]
【００３５】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主レンズ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 から主レンズＧ1 の光軸３１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。In order to project a well-focused rectangular image on the screen S when a rectangular image is displayed on the light valve L, the image S'and the image L'are on the same plane and the image S ' It is necessary that the shapes of 'and image L'are exactly the same. The latter condition is equivalent to the vanishing point of the image S 'of the vanishing point P 1 and the image L' P 2 and are identical. If movable along the optical axis 31 of the main lens G 1 to the focus adjustment, a parallel and 'image L and' image S, 2 single vanishing point P 1, from P 2 of the main lens G 1 It suffices that the lengths of the two perpendicular lines laid down on the optical axis 31 are equal. In other words, the next 2
One condition should be satisfied.
【００３６】[0036]
【数６】 [Equation 6]
【００３７】[0037]
【数７】 [Equation 7]
【００３８】（数３）、（数５）を（数７）に代入する
と、次のようになる。Substituting (Equation 3) and (Equation 5) into (Equation 7), the following is obtained.
【００３９】[0039]
【数８】 [Equation 8]
【００４０】（数２）、（数４）、（数６）より、次式
が得られる。From (Equation 2), (Equation 4) and (Equation 6), the following equation is obtained.
【００４１】[0041]
【数９】 [Equation 9]
【００４２】（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。(Equation 8) and (Equation 9) can be considered as two-dimensional simultaneous equations in which γ and α are unknowns, and f 1 , f 2 , m
Although depending on the combination of 1 , m 2 and θ, γ and α can be obtained when θ and m 1 are given.
【００４３】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が補助レンズ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。Next, consider the conditions under which γ and α can be realized. Since the light valve L is close to the auxiliary lens G 2 , m 2 is slightly larger than 1. Therefore, the magnification of the image on the light valve L with respect to the image on the screen S is approximately m 1 , and when m 1 is sufficiently small, it can be considered from equation (2) that ξ << γ. If m 2 > 1, then α <β from (Equation 4), and if (Equation 6) is used, α <<
It becomes γ. When it can be considered that α << γ, (Equation 8) can be approximated as follows.
【００４４】[0044]
【数１０】 [Equation 10]
【００４５】（数１０）から、スクリーンＳの傾斜角θ
に合わせて補助レンズ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。From (Equation 10), the inclination angle θ of the screen S
It can be seen that if the tilt angle γ of the auxiliary lens G 2 is adjusted in accordance with, the focus state is not guaranteed but the trapezoidal distortion is corrected.
【００４６】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。Similarly, when it can be considered that α << γ and β << γ, (Equation 9) can be approximated as follows.
【００４７】[0047]
【数１１】 [Equation 11]
【００４８】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。Allowing a certain degree of error in the relationship between θ and γ,
The following approximate expression is obtained from (Equation 10) and (Equation 11).
【００４９】[0049]
【数１２】 [Equation 12]
【００５０】（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。If the condition of (Equation 12) is almost satisfied, when a rectangular image is displayed on the light valve L by the model shown in (FIG. 1), a rectangular image in good focus is displayed on the screen S. Can be projected. In general, it can be considered that the lens is in a good focus state within the range of the depth of focus, so that it is not necessary that the two image planes of the image S ′ and the image L ′ be strictly parallel.
【００５１】[0051]
【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。Embodiments of the projection display apparatus of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００５２】本発明の投写型表示装置の一実施例の構成
を（図３）に示す。５１は光源、５７，５８はダイクロ
イックミラー、５９は平面ミラー、６０，６１，６２は
液晶パネル、６３，６４，６５は補助レンズ、６６，６
７はダイクロイックミラー、６８は平面ミラー、６９は
主レンズ、７４，７５，７６は回転軸、８８，８９，９
０は回転軸である。The construction of one embodiment of the projection display apparatus of the present invention is shown in FIG. 51 is a light source, 57 and 58 are dichroic mirrors, 59 is a plane mirror, 60, 61 and 62 are liquid crystal panels, 63, 64 and 65 are auxiliary lenses, and 66 and 6
7 is a dichroic mirror, 68 is a plane mirror, 69 is a main lens, 74, 75 and 76 are rotating shafts, 88, 89 and 9
0 is a rotation axis.
【００５３】光源５１はランプ５２と凹面鏡５３とフィ
ルタ５４で構成されている。ランプ５２はメタルハライ
ドランプであり、３原色の色成分を含む光を放射する。
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。フィルタ５４は、ガラス
基板の上に可視光を透過させ赤外光と紫外光を反射する
多層膜を蒸着したものである。凹面鏡５３の光軸５６は
水平方向に向き、ランプ５２は管軸を光軸５６と一致さ
せて配置される。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、
フィルタ５４を透過して赤外光と紫外光を除去されて可
視光が出射する。The light source 51 comprises a lamp 52, a concave mirror 53 and a filter 54. The lamp 52 is a metal halide lamp and emits light containing color components of three primary colors.
The concave mirror 53 is made of glass, the shape of the reflecting surface 55 is parabolic, and the reflecting surface 55 is formed by vapor deposition of a multilayer film that transmits infrared light and reflects visible light. The filter 54 is formed by depositing a multilayer film that transmits visible light and reflects infrared light and ultraviolet light on a glass substrate. The optical axis 56 of the concave mirror 53 is oriented in the horizontal direction, and the lamp 52 is arranged with its tube axis aligned with the optical axis 56. The light emitted from the lamp 52 is reflected by the concave mirror 53 and is converted into near-parallel light from which infrared light has been removed,
Infrared light and ultraviolet light are removed by passing through the filter 54, and visible light is emitted.
【００５４】光源５１の放射光は、２枚のダイクロイッ
クミラー５７，５８と平面ミラー５９とで構成される色
分解光学系により赤、緑、青の原色光に分解され、各原
色光は、液晶パネル６０，６１，６２に入射する。液晶
パネル６０，６１，６２は（図９）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。各液晶パネル６０，６１，６２の出射光は、それ
ぞれ補助レンズ６３，６４，６５を透過し、２枚のダイ
クロイックミラー６６，６７と平面ミラー６８で構成さ
れる光合成光学系に入射して１つの光に合成され、主レ
ンズ６９に入射する。主レンズと補助レンズとを組み合
わせると、１つの投写レンズとして機能する。３つの液
晶パネル６０，６１，６２上の光学像は、主レンズ６９
と補助レンズ６３，６４，６５により、離れた位置にあ
るスクリーン（図示せず）上に拡大投写される。光合成
光学系には３つの入力光軸７０，７１，７２と１つの出
力光軸７３があり、入力光軸７０，７１，７２に沿って
入射する光線は出力光軸７３に沿って出射し、出力光軸
７３は主レンズの光軸と一致する。３つの入力光軸７
０，７１，７２と出力光軸７３はすべて同一平面（基準
平面と呼ぶことにする）の上にある。２枚のダイクロイ
ックミラー６６，６７と平面ミラー６８の各反射面は、
互いに平行であり、いずれも基準平面と垂直である。The emitted light from the light source 51 is separated into red, green and blue primary color lights by a color separation optical system composed of two dichroic mirrors 57 and 58 and a plane mirror 59, and each primary color light is a liquid crystal. It is incident on the panels 60, 61 and 62. The liquid crystal panels 60, 61, and 62 are liquid crystal panels using twisted nematic liquid crystal similarly to those shown in FIG. 9, and the transmittance of the liquid crystal panels changes according to a video signal by a rectangular matrix electrode formed inside. As a result, an optical image is formed. Light emitted from each liquid crystal panel 60, 61, 62 passes through auxiliary lenses 63, 64, 65, respectively, and enters a photosynthetic optical system composed of two dichroic mirrors 66, 67 and a plane mirror 68 to form one light. The light is combined into light and enters the main lens 69. The combination of the main lens and the auxiliary lens functions as one projection lens. The optical image on the three liquid crystal panels 60, 61, 62 is the main lens 69.
And the auxiliary lenses 63, 64, and 65 enlarge and project it on a screen (not shown) at a distant position. The light synthesizing optical system has three input optical axes 70, 71, 72 and one output optical axis 73, and a light ray incident along the input optical axes 70, 71, 72 is emitted along the output optical axis 73, The output optical axis 73 coincides with the optical axis of the main lens. Three input optical axes 7
0, 71, 72 and the output optical axis 73 are all on the same plane (referred to as a reference plane). The reflecting surfaces of the two dichroic mirrors 66 and 67 and the plane mirror 68 are
They are parallel to each other and both are perpendicular to the reference plane.
【００５５】各液晶パネル６０，６１，６２は回転軸７
４，７５，７６を中心として回転可能である。回転軸７
４，７５，７６は液晶パネル６０，６１，６２の液晶層
内にあり、画面中心を通り、画面水平方向に向いてい
る。また、回転軸７４，７５，７６は、それぞれ入力光
軸７０，７１，７２と直交している。Each liquid crystal panel 60, 61, 62 has a rotary shaft 7
It can rotate around 4,75,76. Rotating shaft 7
Reference numerals 4, 75 and 76 are in the liquid crystal layers of the liquid crystal panels 60, 61 and 62, and pass through the center of the screen and face the horizontal direction of the screen. The rotation axes 74, 75, 76 are orthogonal to the input optical axes 70, 71, 72, respectively.
【００５６】各回転軸７４，７５，７６には、（図４）
に示すように、それぞれウォームホイル７７，７８，７
９が取り付けられている。各ウォームホイル７７，７
８，７９には、それぞれウォーム８０，８１，８２が噛
み合うようにしてある。両端のウォーム８０，８２は右
ネジ、中央のウォーム８１は左ネジであり、３つのウォ
ーム８０，８１，８２は１つの軸８３に取り付けられ、
軸８３の端部にはノブ８４が設けられている。ノブ８４
を回すと、液晶パネル６０，６１，６２は同一の角度だ
け回転し、液晶パネル６１の回転方向は他の２つの液晶
パネル６０，６２の回転方向と反対になる。こうして、
液晶パネル６０，６１，６２が常に基準平面内と垂直と
なるように、また光合成光学系を通して各液晶パネル６
０，６１，６２を見たときに重なって見えるように、３
つの液晶パネル６０，６１，６２を連動して回転させる
ことができる。この構成は、３つの回転軸７４，７５，
７６が同一平面上にあり、互いに平行であることが前提
であるが、このようにすることは容易である。３つの入
力光軸７０，７１，７２が同一平面上にあるようにし
て、３つの回転軸７４，７５，７６をその平面と垂直に
するとよい。（図４）に示した構成で、バックラッシュ
が問題となる場合には、各回転軸７４，７５，７６にバ
ネを取り付け、一方向に回転しようとする力を与えても
よい。Each of the rotary shafts 74, 75 and 76 has a (FIG. 4)
As shown in, respectively, warm wheels 77, 78, 7
9 is attached. Each warm wheel 77,7
Worms 80, 81 and 82 are engaged with 8 and 79, respectively. The worms 80, 82 at both ends are right-hand screws, the worm 81 in the center is a left-hand screw, and the three worms 80, 81, 82 are attached to one shaft 83,
A knob 84 is provided at the end of the shaft 83. Knob 84
When is turned, the liquid crystal panels 60, 61 and 62 rotate by the same angle, and the rotation direction of the liquid crystal panel 61 is opposite to the rotation directions of the other two liquid crystal panels 60 and 62. Thus
The liquid crystal panels 60, 61, 62 are always perpendicular to the reference plane, and each liquid crystal panel 6 is provided through the photosynthesis optical system.
3 so that when you look at 0, 61, 62
The two liquid crystal panels 60, 61, 62 can be rotated in conjunction with each other. This configuration has three rotating shafts 74, 75,
It is assumed that 76 are coplanar and parallel to each other, but this is easy. It is preferable that the three input optical axes 70, 71, 72 are on the same plane and the three rotation axes 74, 75, 76 are perpendicular to the plane. In the configuration shown in (FIG. 4), when backlash is a problem, springs may be attached to the rotary shafts 74, 75, 76 to give a force to rotate in one direction.
【００５７】主レンズ６９と、補助レンズ６３，６４，
６５は、いずれも正パワーを有する。補助レンズ６３，
６４，６５は、同一形状で外形が長方形状の１枚の平凸
レンズで構成され、平面８５，８６，８７を主レンズ６
９側に向けている。各補助レンズ６３，６４，６５はそ
れぞれ回転軸８８，８９，９０を中心として回転可能で
あり、各回転軸８８，８９，９０は、各補助レンズ６
３，６４，６５の光軸９１，９２，９３と直交し、各入
力光軸７０，７１，７２と直交している。また、各補助
レンズ６３，６４，６５の光軸９１，９２，９３は基準
平面内にあり、各液晶パネル６０，６１，６２の画面水
平方向は基準平面と垂直である。回転軸８８と補助レン
ズ６３の光軸９１との交点９４は、（図５）に示すよう
に、補助レンズ６３の２つの頂点９５，９６の間にあ
り、補助レンズ６３の主レンズ側主点Ｈ1 と一致してい
る。他の補助レンズ６４，６５も全く同様である。各回
転軸８８，８９，９０と各入力光軸７０，７１，７２と
の交点から、主レンズ６９の補助レンズ側主点Ｈ1'まで
の光路長は主レンズ６９の焦点距離ｆ1 とほぼ等しい。
補助レンズ６３，６４，６５の焦点距離は同一で、この
焦点距離ｆ2 は主レンズ６９の補助レンズ側の瞳中心か
らスクリーン側焦点Ｆ1'までの距離とほぼ同一である。
主レンズ６９はその光軸７３に沿って移動可能である。The main lens 69 and the auxiliary lenses 63, 64,
All 65 have a positive power. Auxiliary lens 63,
64 and 65 are composed of one plano-convex lens having the same shape and a rectangular outer shape, and the planes 85, 86 and 87 are formed by the main lens 6
It is facing the 9 side. Each auxiliary lens 63, 64, 65 is rotatable about a rotation shaft 88, 89, 90, respectively, and each rotation shaft 88, 89, 90 is rotated by each auxiliary lens 6.
It is orthogonal to the optical axes 91, 92 and 93 of 3, 64 and 65 and orthogonal to the respective input optical axes 70, 71 and 72. The optical axes 91, 92, 93 of the auxiliary lenses 63, 64, 65 are in the reference plane, and the horizontal direction of the screen of each liquid crystal panel 60, 61, 62 is perpendicular to the reference plane. The intersection 94 between the rotation axis 88 and the optical axis 91 of the auxiliary lens 63 is between the two vertices 95 and 96 of the auxiliary lens 63, as shown in FIG. 5, and the main lens side main point of the auxiliary lens 63. It matches H 1 . The same applies to the other auxiliary lenses 64 and 65. The optical path length from the intersection of each rotation axis 88, 89, 90 and each input optical axis 70, 71, 72 to the auxiliary lens side principal point H 1 ′ of the main lens 69 is almost equal to the focal length f 1 of the main lens 69. equal.
The focal lengths of the auxiliary lenses 63, 64 and 65 are the same, and the focal length f 2 is almost the same as the distance from the pupil center of the main lens 69 on the auxiliary lens side to the screen side focus F 1 ′.
The main lens 69 is movable along its optical axis 73.
【００５８】各回転軸８８，８９，９０には、（図６）
に示すように、それぞれウォームホイル９７，９８，９
９が取り付けられている。各ウォームホイル９７，９
８，９９には、それぞれウォーム１００，１０１，１０
２が噛み合うようにしてある。両端のウォーム１００，
１０２は右ネジ、中央のウォーム１０１は左ネジであ
り、３つのウォーム１００，１０１，１０２は１つの軸
１０３に取り付けられ、軸１０３の端部にはノブ１０４
が設けられている。この機構は、（図４）に示したもの
と全く同一の構成である。ノブ１０４を回すと、補助レ
ンズ６３，６４，６５は同一の角度だけ回転し、補助レ
ンズ６４の回転方向は他の２つの補助レンズ６３，６５
の回転方向と反対になる。こうして、補助レンズ６３，
６４，６５の光軸９１，９２，９３が常に基準平面内に
あるように、また光合成光学系を通して各補助レンズ６
３，６４，６５を見たときに互いに重なって見えるよう
に、３つの補助レンズ６３，６４，６５を連動して回転
させることができる。Each of the rotary shafts 88, 89, 90 has (Fig. 6)
As shown in Fig. 2, warm wheels 97, 98, 9 respectively
9 is attached. Each warm wheel 97,9
8 and 99 are worms 100, 101 and 10 respectively.
The two are engaged. Worms 100 at both ends
102 is a right-hand thread, and the central worm 101 is a left-hand thread. The three worms 100, 101, 102 are attached to one shaft 103, and a knob 104 is provided at the end of the shaft 103.
Is provided. This mechanism has exactly the same configuration as that shown in (FIG. 4). When the knob 104 is turned, the auxiliary lenses 63, 64 and 65 rotate by the same angle, and the auxiliary lens 64 rotates in the other two auxiliary lenses 63, 65.
The opposite of the direction of rotation. Thus, the auxiliary lens 63,
The optical axes 91, 92 and 93 of 64 and 65 are always in the reference plane, and each auxiliary lens 6 is provided through the light combining optical system.
It is possible to rotate the three auxiliary lenses 63, 64, and 65 in an interlocking manner so that the three auxiliary lenses 63, 64, and 65 appear to overlap each other when viewed.
【００５９】投写画像のコンバージェンス調整は、補助
レンズ６３，６４，６５を前後に微小移動することによ
り行う。この場合、２色のフォーカスがずれるが、投写
レンズの軸上色収差と倍率色収差を十分に補正すれば実
用上全く問題ない。The convergence adjustment of the projected image is performed by slightly moving the auxiliary lenses 63, 64 and 65 back and forth. In this case, the two colors are out of focus, but if the axial chromatic aberration and the lateral chromatic aberration of the projection lens are sufficiently corrected, there will be no practical problem.
【００６０】スクリーンが投写器に対して斜め上または
斜め下にあり鉛直方向に垂れ下がっている場合の調整方
法について説明する。まず、スクリーンの法線が基準平
面と平行となるように、投写器を設置する。次に、ノブ
８４，１０４の一方を回すと、スクリーン上の投写画像
のフォーカス状態と台形歪み率とが変化するので、２つ
のノブ８４，１０４を交互に回して、投写画像が均一な
フォーカス状態で長方形となるように調整する。このと
き、補助レンズ６３，６５は、入力光軸７０，７２に垂
直な状態からスクリーンと平行に近づく方向に回転する
ことになる。最後に、主レンズ６９を出力光軸７３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、スクリーン上にフォーカス状態が良
好で台形歪みのない画像が表示される。もちろん、スク
リーンが主レンズ６９の光軸に対して垂直に配置されて
いる場合には、液晶パネル６０，６１，６２と補助レン
ズ６３，６４，６５を入力光軸７０，７１，７２に対し
て垂直とし、主レンズ６９を出力光軸７３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。以上のようにして、スクリーンに対して斜め下
方あるいは斜め上方からでも、フォーカス状態が良好で
台形歪みのない投写画像を投写することができる。An adjustment method when the screen is obliquely above or below the projector and is hanging vertically will be described. First, the projector is installed so that the normal line of the screen is parallel to the reference plane. Next, when one of the knobs 84 and 104 is turned, the focus state and the trapezoidal distortion rate of the projected image on the screen change, so the two knobs 84 and 104 are turned alternately to bring the projected image into a uniform focused state. Adjust so that it becomes a rectangle. At this time, the auxiliary lenses 63 and 65 rotate from the state perpendicular to the input optical axes 70 and 72 to the direction parallel to the screen. Finally, the main lens 69 is moved along the output optical axis 73 to adjust the focus of the projected image. Thus, an image with a good focus state and no trapezoidal distortion is displayed on the screen. Of course, when the screen is arranged perpendicularly to the optical axis of the main lens 69, the liquid crystal panels 60, 61 and 62 and the auxiliary lenses 63, 64 and 65 are arranged with respect to the input optical axes 70, 71 and 72. If the focus is adjusted by making the lens vertical and moving the main lens 69 along the output optical axis 73, an image with a good focus state and no trapezoidal distortion is projected on the screen. As described above, it is possible to project a projection image having a good focus state and no trapezoidal distortion even from diagonally below or diagonally above the screen.
【００６１】（図７）に示すように、（数１２）に示さ
れているｍ1ｆ1は主レンズ６９の焦点Ｆ1'からスクリー
ンの像Ｓ' の光軸７３と交わる点１０５までの距離を表
わし、（ｍ2−１）ｆ2は補助レンズ６３の主点Ｈ2'から
液晶パネル６０の画像形成面の像Ｌ' の光軸９１と交わ
る点１０６までの距離を表わしている。従って、（数１
２）の条件は補助レンズ６３の主点Ｈ2'と主レンズの焦
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、補助レンズ６３，６４，６５は主レンズ６
９の焦点Ｆ1'の近傍に配置する必要のあること、また、
各補助レンズ６３，６４，６５の光軸９１，９２，９３
と各入力光軸７０，７１，７２との交点は補助レンズ６
３，６４，６５の主点Ｈ2'とするのがよいことが分か
る。As shown in (FIG. 7), m 1 f 1 shown in (Equation 12) is from the focal point F 1 'of the main lens 69 to the point 105 which intersects the optical axis 73 of the screen image S'. The distance (m 2 −1) f 2 represents the distance from the principal point H 2 ′ of the auxiliary lens 63 to the point 106 that intersects the optical axis 91 of the image L ′ of the image forming surface of the liquid crystal panel 60. Therefore, (Equation 1
The condition 2) means that the principal point H 2 ′ of the auxiliary lens 63 and the focal point F 1 ′ of the main lens must match. From this, the auxiliary lenses 63, 64 and 65 are the main lenses 6
9 must be located near the focal point F 1 ', and
Optical axes 91, 92, 93 of the auxiliary lenses 63, 64, 65
And the input optical axes 70, 71, 72 intersect at the auxiliary lens 6
It can be seen that it is preferable to set the principal point H 2 'of 3, 64, 65.
【００６２】補助レンズ６３，６４，６５を主レンズ６
９の焦点Ｆ1'の近傍に配置すると、補助レンズ６３，６
４，６５を回転する場合に補助レンズ６３，６４，６５
が液晶パネル６０，６１，６２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、補助レンズ
６３，６４，６５を１枚とすることにより補助レンズ６
３，６４，６５の全長が短くなるようにし、また補助レ
ンズ６３，６４，６５を平凸レンズとし、凸面を液晶パ
ネル６０，６１，６２側に向けることにより補助レンズ
６３，６４，６５の傾斜角の範囲が広くなるようにして
いる。The auxiliary lenses 63, 64 and 65 are replaced by the main lens 6
When it is arranged near the focal point F 1 'of the auxiliary lens 63, 6
Auxiliary lenses 63, 64, 65 when rotating 4, 65
This causes a problem that the liquid strikes the liquid crystal panels 60, 61, 62. Therefore, in the configuration shown in (FIG. 3), the auxiliary lenses 63, 64, and 65 are integrated into a single lens so that the auxiliary lens 6
The lengths of the auxiliary lenses 63, 64 and 65 are shortened, the auxiliary lenses 63, 64 and 65 are plano-convex lenses, and the convex surfaces are directed toward the liquid crystal panels 60, 61 and 62, so that the inclination angles of the auxiliary lenses 63, 64 and 65 are increased. The range of is wide.
【００６３】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り、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場
合がある。この問題を避けるには、液晶パネルの有効表
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は、補助レンズ６３，
６４，６５の焦点距離ｆ2 を主レンズ６９の液晶パネル
側の瞳中心からスクリーン側焦点Ｆ1'までの距離とほぼ
同一としている。このように、補助レンズ６３，６４，
６５には、台形歪み補正という効果の他に、焦点距離ｆ
2 を最適に選べば画質均一性の良好な投写画像を実現で
きるという効果もある。（図３）に示した構成では、液
晶パネル６０，６１，６２の直前にフィールドレンズを
配置していないが、これは、投写レンズのテレセントリ
ック性が良好であれば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略しても投
写画像の周辺部の明るさを十分確保できるためである。The liquid crystal panel has the property that its optical characteristics change depending on the incident angle of a light beam, and when a normal projection lens is used, the image quality of the projected image may change depending on the location. In order to avoid this problem, it is preferable that the chief ray be perpendicular to the liquid crystal layer in the entire effective display area of the liquid crystal panel, that is, the projection lens is telecentric. Therefore, the projection lens shown in FIG.
The focal lengths f 2 of 64 and 65 are almost the same as the distance from the center of the pupil of the main lens 69 on the liquid crystal panel side to the focus F 1 ′ on the screen side. In this way, the auxiliary lenses 63, 64,
In addition to the effect of trapezoidal distortion correction,
If 2 is optimally selected, there is an effect that a projected image with good image quality uniformity can be realized. In the configuration shown in (FIG. 3), the field lens is not arranged immediately in front of the liquid crystal panels 60, 61, 62, but this is because if the projection lens has good telecentricity, the power required for the field lens is extremely high. This is because the brightness of the peripheral portion of the projected image can be sufficiently secured even if the field lens is omitted.
【００６４】スクリーン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、液
晶パネル６０，６１，６２、補助レンズ６３，６４，６
５をある方向に回転した場合と反対方向に同一角度だけ
回転した場合の状態が同一となればよい。つまり、（図
３）に示したように、液晶パネル６０，６１，６２の各
回転軸７４，７５，７６が各入力光軸７０，７１，７２
と交わり、各液晶パネル６０，６１，６２の画面中心を
通るようにすればよい。また、補助レンズ６３，６４，
６５の各回転軸８８，８９，９０が各入力光軸７０，７
１，７２と各補助レンズ６３，６４，６５の光軸９１，
９２，９３とに交わるようにすればよい。If it is possible to project obliquely to the screen, it is naturally desirable to make the maximum range of the projection angle when projecting obliquely from above and the maximum range of the projection angle when projecting obliquely from below. The same applies to the case of projecting from the diagonal right side and the case of projecting from the diagonal left side. This is the liquid crystal panel 60, 61, 62, the auxiliary lens 63, 64, 6
It suffices that the state in which 5 is rotated in one direction and the state in which it is rotated by the same angle in the opposite direction are the same. That is, as shown in (FIG. 3), the rotary shafts 74, 75, and 76 of the liquid crystal panels 60, 61, and 62 are connected to the input optical axes 70, 71, and 72, respectively.
And the liquid crystal panels 60, 61 and 62 may pass through the screen centers. In addition, the auxiliary lenses 63, 64,
The rotary shafts 88, 89, 90 of 65 are the input optical axes 70, 7 respectively.
1, 72 and the optical axes 91 of the respective auxiliary lenses 63, 64, 65,
It suffices to intersect with 92 and 93.
【００６５】また、補助レンズ６３，６４，６５の回転
軸８８，８９，９０は補助レンズ６３，６４，６５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ら
した方がよい場合があるので、補助レンズ６３，６４，
６５の回転軸８８，８９，９０と補助レンズ６３，６
４，６５の光軸９１，９２，９３との交点はそれぞれ補
助レンズ６３，６４，６５の最も離れた２つの頂点の間
にあるようにするとよい。こうすると、補助レンズ６
３，６４，６５の回転軸８８，８９，９０が補助レンズ
６３，６４，６５の中央部に位置するので、補助レンズ
６３，６４，６５を回転しても液晶パネル６０，６１，
６２からの出射光がすべて補助レンズ６３，６４，６５
に入射し、その結果、投写画像の一部が極端に暗くなる
ことはない。It is most desirable that the rotation axes 88, 89, 90 of the auxiliary lenses 63, 64, 65 pass through the principal point H 2 'of the auxiliary lenses 63, 64, 65. However, in order to ensure the uniformity of the focus state, it may be better to slightly shift the above conditions. Therefore, the auxiliary lenses 63, 64,
65 rotation axes 88, 89, 90 and auxiliary lenses 63, 6
The intersections of 4, 65 and the optical axes 91, 92, 93 are preferably located between the two furthest vertices of the auxiliary lenses 63, 64, 65, respectively. By doing this, the auxiliary lens 6
Since the rotating shafts 88, 89, 90 of 3, 64, 65 are located at the central portions of the auxiliary lenses 63, 64, 65, even if the auxiliary lenses 63, 64, 65 are rotated, the liquid crystal panels 60, 61,
The emitted light from 62 is all auxiliary lenses 63, 64, 65.
The result is that no part of the projected image becomes extremely dark.
【００６６】補助レンズ６３，６４，６５は、液晶パネ
ル６０，６１，６２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、補助レンズ６３，６４，６５は凸面
を液晶パネル６０，６１，６２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６０，６１，６２側に向
けた両凸レンズにするとよい。像面湾曲は、補助レンズ
６３，６４，６５が１枚でも主レンズ６９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、補助レンズ６３，６４，６５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、補助レンズ６３，６４，６５の回転軸６４
と補助レンズ６３，６４，６５の光軸９１，９２，９３
との交点は、補助レンズ６３，６４，６５の最も離れた
２つの頂点の間にあるようにするとよい。補助レンズ６
３，６４，６５の全長が長くなるので、補助レンズ６
３，６４，６５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。Since the auxiliary lenses 63, 64, 65 are arranged close to the liquid crystal panels 60, 61, 62, the ray height of the axial rays is low, and therefore spherical aberration is less likely to occur. On the other hand, since the off-axis chief ray has a high ray height, field curvature,
Distortion is likely to occur. The distortion aberration can be easily corrected by bending, and the auxiliary lenses 63, 64, 65 have a plano-convex lens with a convex surface facing the liquid crystal panels 60, 61, 62 or a surface with a strong curvature facing the liquid crystal panels 60, 61, 62 side. A biconvex lens should be used. The field curvature can be corrected by reducing the field curvature of the main lens 69 even with one auxiliary lens 63, 64, 65. When high resolution is required, it may be considered that the auxiliary lens 63, 64, 65 is composed of two or more lenses to make the field curvature correction advantageous.
Also in this case, the rotation axes 64 of the auxiliary lenses 63, 64, 65
And the optical axes 91, 92, 93 of the auxiliary lenses 63, 64, 65.
The intersection point with and is preferably between the two furthest vertices of the auxiliary lenses 63, 64, 65. Auxiliary lens 6
Since the total length of 3, 64 and 65 becomes long, the auxiliary lens 6
Although the rotation angles of 3, 64, and 65 are small, the projected image can have high resolution.
【００６７】主レンズ６９、３つの補助レンズ６３，６
４，６５、２枚のダイクロイックミラー６６，６７、平
面ミラー６８を１つの筐体に収納するとよい。こうする
と、投写レンズとしての光学的性能の確保が容易とな
り、また埃の流入を防止できる。Main lens 69, three auxiliary lenses 63, 6
4, 65, 2 dichroic mirrors 66, 67 and a plane mirror 68 may be housed in one housing. This makes it easy to ensure the optical performance of the projection lens and prevent dust from flowing in.
【００６８】（図３）に示した構成の補助レンズ６３，
６４，６５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。主レンズ６９の焦点距離ｆ1 と
補助レンズ６３，６４，６５の焦点距離ｆ2 は同一と
し、液晶パネル６０，６１，６２の傾斜角はα＝０°、
補助レンズ６３，６４，６５の傾斜角はγ＝15°として
いる。液晶パネル６０，６１，６２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、主レ
ンズ６９の倍率はｍ1＝0.031、補助レンズの倍率はｍ2
＝1.031となる。The auxiliary lens 63 having the structure shown in FIG.
Numerical examples of 64 and 65 are shown in (Table 1). The reference plane is parallel to the screen vertical direction. The focal length f 2 of the focal length f 1 and the auxiliary lens 63, 64, 65 of the main lens 69 is the same, the inclination angle of the liquid crystal panel 60, 61, 62 alpha = 0 °,
The inclination angles of the auxiliary lenses 63, 64 and 65 are γ = 15 °. The diagonal length of the display area of the liquid crystal panels 60, 61, 62 is 3 inches, and the diagonal length of the projected image is 100 inches,
The required magnification for the projection lens is 0.03. When the magnification of the projection lens is approximated to m 1 / m 2 and (Equation 12) is considered, the magnification of the main lens 69 is m 1 = 0.031, and the magnification of the auxiliary lens is m 2
= 1.031.
【００６９】[0069]
【表１】 [Table 1]
【００７０】補助レンズ６３，６４，６５の実際の傾斜
角γはスクリーンの傾斜角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６０，６
１，６２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'の入力光軸７０，７１，７２
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。The actual inclination angle γ of the auxiliary lenses 63, 64 and 65 is slightly larger than the inclination angle θ of the screen. From (Table 1), ξ-β = 0.016 °, and the liquid crystal panels 60, 6
Half the vertical width of the display area of 1,62 is 22.86 mm
Therefore, the input optical axes 70, 71, 72 of the images S'and L '
The maximum deviation in the direction is as small as 6 μm. from now on,
It can be seen that the focus state of the projected image is good.
【００７１】補助レンズ６３，６４，６５は、凸面の曲
率半径が 104ｍｍ、中心厚が10ｍｍ、屈折率が1.52であ
り、外形は長方形状で、横70ｍｍ、縦54ｍｍである。補
助レンズ６３，６４，６５の回転軸８８，８９，９０
は、凸面の頂点から内部に 8ｍｍ入った位置にある。液
晶パネル６０，６１，６２の出射側ガラス基板は厚さ
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。補助レンズ６３，６４，６５の傾斜
角がγ＝ 0°の場合、補助レンズ６３，６４，６５と液
晶パネル６０，６１，６２の間の最接近距離は 5.1ｍｍ
である。補助レンズ６３，６４，６５の傾斜角をγ＝15
°とした場合、補助レンズ６３，６４，６５と液晶パネ
ル６０，６１，６２の間の最接近距離は約 2ｍｍ確保さ
れる。このように、補助レンズ６３，６４，６５の液晶
パネル６０，６１，６２側の面を凸面としているため
に、補助レンズ６３，６４，６５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。The auxiliary lenses 63, 64 and 65 have a convex surface with a radius of curvature of 104 mm, a central thickness of 10 mm and a refractive index of 1.52, and have a rectangular outer shape with a width of 70 mm and a length of 54 mm. Rotational axes 88, 89, 90 of the auxiliary lenses 63, 64, 65
Is 8 mm inside from the apex of the convex surface. The exit side glass substrate of the liquid crystal panels 60, 61, 62 is thick
It is 1.1 mm, and the emission side polarization plate is attached on the emission side glass substrate. When the inclination angle of the auxiliary lenses 63, 64, 65 is γ = 0 °, the closest distance between the auxiliary lenses 63, 64, 65 and the liquid crystal panels 60, 61, 62 is 5.1 mm.
Is. The inclination angle of the auxiliary lenses 63, 64, 65 is γ = 15
When the angle is 0, the closest distance between the auxiliary lenses 63, 64 and 65 and the liquid crystal panels 60, 61 and 62 is secured to be about 2 mm. In this way, since the surfaces of the auxiliary lenses 63, 64, 65 on the liquid crystal panel 60, 61, 62 side are convex, the rotation angle range of the auxiliary lenses 63, 64, 65 can be widened, and as a result, the screen 59 Tilt angle θ is 0 ° to 15
It can be adjusted in the range of °.
【００７２】本発明の他の実施例について説明する。
（図４）に示した液晶パネル回転機構と（図６）に示し
た補助レンズ回転機構は、他の方法でも実現できる。３
つの液晶パネル６０，６１，６２が同一角度だけ回転
し、３つの補助レンズ６３，６４，６５が同一角度だけ
回転すればよいので、鋼線や鋼帯を用いた方法や、リン
ク機構を用いた方法などが考えらる。Another embodiment of the present invention will be described.
The liquid crystal panel rotating mechanism shown in FIG. 4 and the auxiliary lens rotating mechanism shown in FIG. 6 can be realized by other methods. Three
Since one liquid crystal panel 60, 61, 62 is rotated by the same angle and three auxiliary lenses 63, 64, 65 are rotated by the same angle, a method using a steel wire or a steel strip or a link mechanism is used. I think about the method.
【００７３】（図３）に示した構成で、液晶パネルの表
示領域の寸法に対してスクリーン上の投写画像の寸法が
十分大きい場合には、液晶パネルを固定することもでき
る。この場合、液晶パネル６０，６１，６２は、各入力
光軸７０，７１，７２に対して垂直であり、各入力光軸
７０，７１，７２は各液晶パネル６０，６１，６２の画
面中心を通るように、固定するとよい。これは、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、主レ
ンズ６９によるスクリーンの実像の傾斜角が非常に小さ
くなり、主レンズ６９の光軸とほぼ垂直となるためであ
る。With the configuration shown in FIG. 3, when the size of the projected image on the screen is sufficiently larger than the size of the display area of the liquid crystal panel, the liquid crystal panel can be fixed. In this case, the liquid crystal panels 60, 61 and 62 are perpendicular to the respective input optical axes 70, 71 and 72, and the respective input optical axes 70, 71 and 72 are located at the screen centers of the respective liquid crystal panels 60, 61 and 62. It is good to fix it so that it passes. This is because when the size of the projected image on the screen is sufficiently large, the inclination angle of the real image of the screen by the main lens 69 becomes very small and becomes substantially perpendicular to the optical axis of the main lens 69.
【００７４】（図３）に示した構成で、液晶パネル６
０，６１，６２の回転軸７４，７５，７６と補助レンズ
６３，６４，６５の回転軸８８，８９，９０とを画面垂
直方向に変更すれば、スクリーン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。この場合、回
転軸７４，７５，７６と回転軸８８，８９，９０が基準
平面内にあり、いずれも入力光軸７０，７１，７２と垂
直にすれば、左右の最大投写角を等しくできる。The liquid crystal panel 6 has the structure shown in FIG.
If the rotary shafts 74, 75, 76 of 0, 61, 62 and the rotary shafts 88, 89, 90 of the auxiliary lenses 63, 64, 65 are changed to the screen vertical direction, they are diagonally rightward or diagonally leftward with respect to the screen. Can be projected from. In this case, if the rotary shafts 74, 75, 76 and the rotary shafts 88, 89, 90 are in the reference plane and all are perpendicular to the input optical axes 70, 71, 72, the left and right maximum projection angles can be made equal.
【００７５】（図３）に示した構成で、補助レンズ６
３，６４，６５の傾斜角と液晶パネル６０，６１，６２
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。The auxiliary lens 6 has the structure shown in FIG.
Inclination angles of 3, 64, 65 and liquid crystal panels 60, 61, 62
It is also useful to fix the inclination angle of and. The projection distance and projection angle are fixed, but it is possible to project obliquely to the screen.
【００７６】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る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。Although the liquid crystal panel using twisted nematic liquid crystal as the light valve has been described in the above embodiment, the liquid crystal panel of other system or the one using the electro-optic crystal is birefringent, optical rotatory and scattering. A light valve can be used as long as it is a transmissive type that forms an optical image as a change in optical characteristics.
【００７７】[0077]
【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
ずれのない投写画像を表示す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
ォ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。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a projection lens which displays a projection image free from trapezoidal distortion and defocus even when it is obliquely projected onto a screen. By using a lens,
It is possible to provide a projection type display device capable of displaying a high quality projected image without trapezoidal distortion and defocus even when projected obliquely to a screen, which is extremely effective.
【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。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an operation of a projection lens of the present invention.
【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。FIG. 2 is an explanatory view explaining the operation of the projection lens of the present invention.
【図３】本発明の投写型表示装置の一実施例における構
成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of an embodiment of the projection display device of the present invention.
【図４】（図３）に示した実施例における液晶パネル回
転機構を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a liquid crystal panel rotation mechanism in the embodiment shown in (FIG. 3).
【図５】（図３）に示した実施例における補助レンズの
構成を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing a configuration of an auxiliary lens in the example shown in (FIG. 3).
【図６】（図３）に示した実施例における補助レンズ回
転機構を示す概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an auxiliary lens rotation mechanism in the embodiment shown in (FIG. 3).
【図７】本発明の投写レンズの主レンズと補助レンズの
関係を説明する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a main lens and an auxiliary lens of the projection lens of the present invention.
【図８】従来の投写型表示装置の構成を示す概略構成図
である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a conventional projection display device.
【図９】液晶パネルの構成を示す側断面図である。FIG. 9 is a side sectional view showing a configuration of a liquid crystal panel.
【図１０】軸ずらし法を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an axis shift method.
【図１１】アオリ法を説明する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the tilting method.
Ｇ1 主レンズ Ｇ2 補助レンズ 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 ５７，５８ ダイクロイックミラー ５９ 平面ミラー ６０，６１，６２ 液晶パネル ６３，６４，６５ 補助レンズ ６６，６７ ダイクロイックミラー ６８ 平面ミラー ６９ 主レンズ ７４，７５，７６ 回転軸 ８８，８９，９０ 回転軸G 1 main lens G 2 auxiliary lens S screen L light valve S'screen image L'light valve image P 1 , P 2 vanishing point 51 light source 57, 58 dichroic mirror 59 plane mirror 60, 61, 62 liquid crystal panel 63, 64,65 Auxiliary lens 66,67 Dichroic mirror 68 Planar mirror 69 Main lens 74,75,76 Rotation axis 88,89,90 Rotation axis
Claims (38)
し３つの光を１つに合成する光合成手段と、前記光合成
手段の出力側に配置され正パワーを有する主レンズと、
前記光合成手段の入力側にそれぞれ配置され同一特性の
正パワーを有する３つの補助レンズとを備え、前記３つ
の入力光軸に沿って進む光線は前記光合成手段により１
つの出力光軸に沿って進む光線に合成され、前記主レン
ズの光軸は前記出力光軸と一致し、前記３つの補助レン
ズの主レンズ側主点から対応する前記入力光軸に垂線を
下すとこの垂線の足から前記主レンズの補助レンズ側焦
点までの光路長は前記主レンズの焦点距離と略一致し、
前記３つの補助レンズの光軸は対応する前記入力光軸と
１点で交わり、前記光合成手段を通して前記３つの補助
レンズを見ると前記３つの補助レンズが前記主レンズの
光軸に対して傾き、実質的に重なって見えるようにした
投写レンズ。1. A light combining unit having three input optical axes and one output optical axis for combining three lights into one, and a main lens arranged on the output side of the light combining unit and having a positive power.
The light synthesizing means includes three auxiliary lenses arranged on the input side of each of the light synthesizing means and having positive powers of the same characteristics.
Combined into light rays traveling along two output optical axes, the optical axes of the main lenses coincide with the output optical axes, and a perpendicular line is drawn from the main lens side principal points of the three auxiliary lenses to the corresponding input optical axes. And the optical path length from the foot of this perpendicular to the auxiliary lens side focus of the main lens is substantially equal to the focal length of the main lens,
The optical axes of the three auxiliary lenses intersect the corresponding input optical axes at one point, and when the three auxiliary lenses are viewed through the light combining means, the three auxiliary lenses are tilted with respect to the optical axes of the main lenses, A projection lens that is made to appear to overlap.
点はそれぞれ前記各補助レンズの最も離れた２つの頂点
の間にある請求項１記載の投写レンズ。2. The projection lens according to claim 1, wherein the intersection of the optical axis of each auxiliary lens and each input optical axis is between the two furthest vertices of each auxiliary lens.
１記載の投写レンズ。3. The projection lens according to claim 1, wherein each auxiliary lens is composed of one piece.
が凸面である請求項１記載の投写レンズ。4. The projection lens according to claim 1, wherein a surface of each auxiliary lens farthest from the main lens is a convex surface.
ある請求項１記載の投写レンズ。5. The projection lens according to claim 1, wherein the main lens is movable along its optical axis.
ーと平面ミラーとを互いに平行に配置したものである請
求項１記載の投写レンズ。6. The projection lens according to claim 1, wherein the light synthesizing means comprises two dichroic mirrors and a plane mirror arranged in parallel with each other.
成手段とを１つの筐体に収納した請求項１記載の投写レ
ンズ。7. The projection lens according to claim 1, wherein the main lens, the three auxiliary lenses, and the light combining means are housed in one housing.
補助レンズ側の瞳中心から前記補助レンズの主レンズ側
主点までの距離と略同一である請求項１から請求項７の
いずれかに記載の投写レンズ。8. The focal length of each auxiliary lens is substantially the same as the distance from the pupil center of the main lens on the auxiliary lens side to the principal point of the auxiliary lens on the main lens side. The projection lens described in.
し３つの光を１つに合成する光合成手段と、前記光合成
手段の出力側に配置され正パワーを有する主レンズと、
前記光合成手段の入力側にそれぞれ配置され同一特性の
正パワーを有する３つの補助レンズとを備え、前記３つ
の入力光軸に沿って進む光線は前記光合成手段により１
つの出力光軸に沿って進む光線に合成され、前記主レン
ズの光軸は前記出力光軸と一致し、前記３つの補助レン
ズの主レンズ側主点から対応する前記入力光軸に垂線を
下すとこの垂線の足から前記主レンズの補助レンズ側焦
点までの光路長は前記主レンズの焦点距離と略一致し、
前記３つの補助レンズの光軸は対応する前記入力光軸と
１点で交わり、前記３つの補助レンズはそれぞれ前記入
力光軸に対する傾斜角が連動して可変であり、前記光合
成手段を通して前記３つの補助レンズを見ると前記３つ
の補助レンズが前記主レンズの光軸に対して傾き、実質
的に重なって見えるようにした投写レンズ。9. A light combining means having three input optical axes and one output optical axis for combining three lights into one, and a main lens arranged on the output side of the light combining means and having a positive power.
The light synthesizing means includes three auxiliary lenses arranged on the input side of each of the light synthesizing means and having positive powers of the same characteristics.
Combined into light rays traveling along two output optical axes, the optical axes of the main lenses coincide with the output optical axes, and a perpendicular line is drawn from the main lens side principal points of the three auxiliary lenses to the corresponding input optical axes. And the optical path length from the foot of this perpendicular to the auxiliary lens side focus of the main lens is substantially equal to the focal length of the main lens,
The optical axes of the three auxiliary lenses intersect with the corresponding input optical axes at one point, and the inclination angles of the three auxiliary lenses with respect to the input optical axes are interlockable and variable, and the three auxiliary lenses have the three optical axes through the light combining means. A projection lens in which the three auxiliary lenses are tilted with respect to the optical axis of the main lens so that the auxiliary lenses can be seen to substantially overlap each other.
交点はそれぞれ前記各補助レンズの最も離れた２つの頂
点の間にある請求項９記載の投写レンズ。10. The projection lens according to claim 9, wherein the intersection of the optical axis of each auxiliary lens and each input optical axis is between the two furthest vertices of each auxiliary lens.
項９記載の投写レンズ。11. The projection lens according to claim 9, wherein each auxiliary lens is composed of one piece.
面が凸面である請求項９記載の投写レンズ。12. The projection lens according to claim 9, wherein a surface of each auxiliary lens farthest from the main lens is a convex surface.
である請求項９記載の投写レンズ。13. The projection lens according to claim 9, wherein the main lens is movable along its optical axis.
ラーと平面ミラーとを互いに平行に配置したものである
請求項９記載の投写レンズ。14. The projection lens according to claim 9, wherein the light combining means comprises two dichroic mirrors and a plane mirror arranged in parallel with each other.
合成手段とを１つの筐体に収納した請求項９記載の投写
レンズ。15. The projection lens according to claim 9, wherein the main lens, the three auxiliary lenses, and the light combining means are housed in one housing.
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９記載の投写レンズ。16. The projection lens according to claim 9, wherein each auxiliary lens is rotatable about a predetermined rotation axis in a plane perpendicular to the corresponding input optical axis.
と交わる請求項１６記載の投写レンズ。17. The projection lens according to claim 16, wherein each rotation axis intersects a corresponding input optical axis.
ズの光軸と交わる請求項１６記載の投写レンズ。18. The projection lens according to claim 16, wherein each rotation axis intersects with the optical axis of the corresponding auxiliary lens.
ズの光軸と交わり、その交点は前記補助レンズの最も離
れた２つの頂点の間にある請求項１６記載の投写レン
ズ。19. The projection lens according to claim 16, wherein each rotation axis intersects with the optical axis of the corresponding auxiliary lens, and the intersection is between the two furthest vertices of the auxiliary lens.
各回転軸は前記平面と垂直である請求項１６記載の投写
レンズ。20. The three input optical axes are coplanar
The projection lens according to claim 16, wherein each rotation axis is perpendicular to the plane.
各回転軸は前記平面内にあり入力光軸と垂直である請求
項１６記載の投写レンズ。21. The three input optical axes are coplanar
The projection lens according to claim 16, wherein each rotation axis is in the plane and is perpendicular to the input optical axis.
の補助レンズ側の瞳中心から前記補助レンズの主レンズ
側主点までの距離と略同一である請求項９から請求項２
１のいずれかに記載の投写レンズ。22. The focal length of each auxiliary lens is substantially the same as the distance from the pupil center of the main lens on the auxiliary lens side to the principal point of the auxiliary lens on the main lens side.
1. The projection lens according to any one of 1.
源と、前記光源の放射光を３つの原色光に分解する色分
解手段と、前記色分解手段の３つの出力光がそれぞれ入
射し映像信号に応じて光学的特性の変化として光学像を
形成する３つのライトバルブと、前記３つのライトバル
ブの出射光が入射し前記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８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、３つの補助レンズと前記３つのライトバルブとを対
応する入力光軸に対して傾けて配置した投写型表示装
置。23. A light source that emits light containing color components of three primary colors, a color separation means that decomposes the emitted light of the light source into three primary color lights, and three output lights of the color separation means respectively enter. The projection includes three light valves that form an optical image as a change in optical characteristics according to a video signal, and a projection lens that receives light emitted from the three light valves and projects the optical image on a screen. Claim 1 as a lens
9. The projection lens according to claim 8, wherein three auxiliary lenses and the three light valves are provided with respect to corresponding input optical axes so that trapezoidal distortion of a projected image on the screen is reduced. A projection display device that is tilted.
源と、前記光源の放射光を３つの原色光に分解する色分
解手段と、前記色分解手段の３つの出力光がそれぞれ入
射し映像信号に応じて光学的特性の変化として光学像を
形成する３つのライトバルブと、前記３つのライトバル
ブの出射光が入射し前記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９
から請求項２２のいずれかに記載の投写レンズを用い、
前記３つのライトバルブは対応する入力光軸と補助レン
ズの光軸とを含む平面と垂直なまま前記入力光軸に対す
る傾斜角を連動して可変でき、前記入力光軸に対する前
記補助レンズの傾斜角および前記ライトバルブの傾斜角
の調整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。24. A light source which emits light containing color components of three primary colors, a color separation means which decomposes the emitted light of the light source into three primary color lights, and three output lights of the color separation means respectively enter. The projection includes three light valves that form an optical image as a change in optical characteristics according to a video signal, and a projection lens that receives light emitted from the three light valves and projects the optical image on a screen. Claim 9 as a lens
To the projection lens according to claim 22,
The three light valves can change the tilt angle with respect to the input optical axis while being perpendicular to a plane including the corresponding input optical axis and the optical axis of the auxiliary lens, and the tilt angle of the auxiliary lens with respect to the input optical axis. And a projection display device in which trapezoidal distortion of a projected image on the screen is reduced by adjusting an inclination angle of the light valve.
行な回転軸を中心として回転可能である請求項２４記載
の投写型表示装置。25. The projection display device according to claim 24, wherein each light valve is rotatable about a rotation axis parallel to an image forming surface thereof.
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。26. The projection display device according to claim 25, wherein the rotation axis of each light valve is parallel to the horizontal direction or the vertical direction of the screen of the light valve.
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。27. The projection display device according to claim 25, wherein the rotation axis of each light valve is in the image forming surface of the light valve and passes through the screen center of the light valve.
応する入力光軸と交わる請求項２５記載の投写型表示装
置。28. The projection display device according to claim 25, wherein the rotation axis of each light valve intersects the corresponding input optical axis.
源と、前記光源の放射光を３つの原色光に分解する色分
解手段と、前記色分解手段の３つの出力光がそれぞれ入
射し映像信号に応じて光学的特性の変化として光学像を
形成する３つのライトバルブと、前記３つのライトバル
ブの出射光が入射し前記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９
から請求項２２のいずれかに記載の投写レンズを用い、
前記各ライトバルブは対応する入力光軸と垂直に配置さ
れ、前記入力光軸に対する３つの補助レンズの傾斜角の
調整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。29. A light source that emits light containing color components of three primary colors, a color separation means that decomposes the emitted light of the light source into three primary color lights, and three output lights of the color separation means are incident on each of them. The projection includes three light valves that form an optical image as a change in optical characteristics according to a video signal, and a projection lens that receives light emitted from the three light valves and projects the optical image on a screen. Claim 9 as a lens
To the projection lens according to claim 22,
Each of the light valves is arranged perpendicularly to the corresponding input optical axis, and a projection display device in which trapezoidal distortion of a projected image on the screen is reduced by adjusting tilt angles of three auxiliary lenses with respect to the input optical axis. .
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２９記載の投写型表示装置。30. The projection display device according to claim 29, wherein the rotation axis of each auxiliary lens is parallel to the horizontal direction or the vertical direction of the screen of each light valve.
源と、前記光源の放射光を３つの原色光に分解する色分
解手段と、前記色分解手段の３つの出力光がそれぞれ入
射し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３つのライトバルブ
と、前記３つのライトバルブの出射光が入射し前記光学
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８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、３つの補助レンズと前記３つのライトバルブとを対
応する入力光軸に対して傾けて配置した投写型表示装
置。31. A light source that emits light containing color components of three primary colors, a color separation means that decomposes the emitted light of the light source into three primary color lights, and three output lights of the color separation means respectively enter. Three light valves that form an optical image as a change in birefringence, optical rotatory power, or scattering according to a video signal, and a projection lens that receives the light emitted from the three light valves and projects the optical image on a screen 9. The projection lens according to claim 8 is used as the projection lens, and three auxiliary lenses and the three light valves are provided with corresponding input optical axes so that trapezoidal distortion of a projected image on the screen is reduced. A projection display device that is tilted with respect to.
源と、前記光源の放射光を３つの原色光に分解する色分
解手段と、前記色分解手段の３つの出力光がそれぞれ入
射し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３つのライトバルブ
と、前記３つのライトバルブの出射光が入射し前記光学
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２２記載の投写レンズを用い、
前記３つのライトバルブは対応する入力光軸と補助レン
ズの光軸とを含む平面と垂直なまま前記入力光軸に対す
る傾斜角を連動して可変でき、前記入力光軸に対する前
記補助レンズの傾斜角および前記ライトバルブの傾斜角
の調整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。32. A light source that emits light containing color components of three primary colors, a color separation means that decomposes the emitted light of the light source into three primary color lights, and three output lights of the color separation means respectively enter. Three light valves that form an optical image as a change in birefringence, optical rotation or scattering according to a video signal, and a projection lens that receives the light emitted from the three light valves and projects the optical image on a screen And using the projection lens according to claim 22 as the projection lens,
The three light valves can change the tilt angle with respect to the input optical axis while being perpendicular to a plane including the corresponding input optical axis and the optical axis of the auxiliary lens, and the tilt angle of the auxiliary lens with respect to the input optical axis. And a projection display device in which trapezoidal distortion of a projected image on the screen is reduced by adjusting an inclination angle of the light valve.
行な回転軸を中心として回転可能である請求項３２記載
の投写型表示装置。33. The projection display device according to claim 32, wherein each light valve is rotatable about a rotation axis parallel to an image forming surface thereof.
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３３記載の投写型表示装置。34. The projection display device according to claim 33, wherein the rotation axis of each light valve is parallel to the screen horizontal direction or the screen vertical direction of the light valve.
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３３記載の投写型表示装置。35. The projection display device according to claim 33, wherein a rotation axis of each light valve is in an image forming surface of the light valve and passes through a screen center of the light valve.
応する入力光軸と交わる請求項３３記載の投写型表示装
置。36. The projection display device according to claim 33, wherein the rotation axis of each light valve intersects the corresponding input optical axis.
源と、前記光源の放射光を３つの原色光に分解する色分
解手段と、前記色分解手段の３つの出力光がそれぞれ入
射し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３つのライトバルブ
と、前記３つのライトバルブの出射光が入射し前記光学
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２２記載の投写レンズを用い、
前記各ライトバルブは対応する入力光軸と垂直に配置さ
れ、各入力光軸に対する３つの補助レンズの傾斜角の調
整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。37. A light source that emits light containing color components of three primary colors, a color separation means that decomposes the emitted light of the light source into three primary color lights, and three output lights of the color separation means respectively enter. Three light valves that form an optical image as a change in birefringence, optical rotatory power, or scattering according to a video signal, and a projection lens that receives the light emitted from the three light valves and projects the optical image on a screen And using the projection lens according to claim 22 as the projection lens,
Each of the light valves is arranged perpendicularly to the corresponding input optical axis, and a projection display device in which trapezoidal distortion of a projected image on the screen is reduced by adjusting tilt angles of three auxiliary lenses with respect to each input optical axis. .
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３７記載の投写型表示装置。38. The projection display device according to claim 37, wherein the rotation axis of each auxiliary lens is parallel to the screen horizontal direction or the screen vertical direction of each light valve.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040896A JPH05241097A (en) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Projecting lens and projection type display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4040896A JPH05241097A (en) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Projecting lens and projection type display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05241097A true JPH05241097A (en) | 1993-09-21 |
Family
ID=12593276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4040896A Pending JPH05241097A (en) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Projecting lens and projection type display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05241097A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100630936B1 (en) * | 1999-08-10 | 2006-10-02 | 삼성전자주식회사 | Apparatus For Distortion Correction In Projectors |
| JP2007047337A (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Hitachi Ltd | Projection-type video display device |
| JP2007322448A (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Hitachi Ltd | Projection type video display device |
| JP2007322811A (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Hitachi Ltd | Projection optical unit and projection type video display apparatus |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4040896A patent/JPH05241097A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100630936B1 (en) * | 1999-08-10 | 2006-10-02 | 삼성전자주식회사 | Apparatus For Distortion Correction In Projectors |
| JP2007047337A (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Hitachi Ltd | Projection-type video display device |
| JP2007322448A (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Hitachi Ltd | Projection type video display device |
| JP2007322811A (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Hitachi Ltd | Projection optical unit and projection type video display apparatus |
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