JPH0764017A

JPH0764017A - 投写レンズ

Info

Publication number: JPH0764017A
Application number: JP21056393A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yoneda; 広一米田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1993-08-25
Filing date: 1993-08-25
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】光路調整機構により投写光の光路を調整する
ことが出来、しかも小型化及び光の利用効率に優れた投
写レンズを提供する。【構成】第１、第２、第３のレンズ部１６ａ、１６
ｂ、１６ｃよりなり、入射光を外部に拡大投写する機能
を有するレンズ機構と、液体プリズム１５Ａ、１５Ｂよ
りなり、前記レンズ機構より外部に拡大投写される光の
光路を調整する光路調整機構１５とを内部に備える投写
レンズにおいて、前記光路調整機構１５を、上記第１レ
ンズ部１６ａと第２レンズ部１６ｂとの間に配置したこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶プロジェクタ等のプ
ロジェクタ装置に用いて好適な投写レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、特開平３−８３０３６号公報等に
開示されているように、図２に示すような複数台のプロ
ジェクタ装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃから投写された画像をス
クリーン２上に並べてマルチ表示する投写型映像表示装
置や、特開平２−２８１２８７号公報等に開示されてい
るように、図３に示すような複数台のプロジェクタ装置
１Ａ、１Ｂからの各々の画素像を上下左右交互にインタ
ーリーブされた状態でスクリーン２に投影して高解像度
化を図った投写型映像表示装置が開発されている。ま
た、特開平２−８７７９２号公報等には、複数台のプロ
ジェクタ装置により左眼用画素像と右眼用画素像とを各
々が水平方向に交互に配列するようにレンチキュラース
クリーン上に投影して立体映像を表示する投写型映像表
示装置が提案されている。

【０００３】このような複数台のプロジェクタ装置を用
いた投写型映像表示装置では、各プロジェクタ装置から
投写される画像の位置を正確に規定する必要がある。そ
して、従来、プロジェクタ装置から投写される画像の位
置合わせは、液体プリズムを用いて光の屈折効果を利用
することにより行っている。

【０００４】図４は画像の位置合わせに液体プリズムを
用いた従来のプロジェクタ装置の構成を示す図である。
図中、３はメタルハライドランプ等よりなる光源、４、
５は光分離用のダイクロイックミラー、６、７は反射ミ
ラー、８、９、１０は液晶パネル（画像表示パネル）、
１１、１２は光合成用のダイクロイックミラー、１３は
レンズ機構１４の光入射側に一対の液体プリズム１５
Ａ、１５Ｂよりなる光路調整機構１５が配置されている
投写レンズである。

【０００５】図５は前記投写レンズ１３の詳細な構造を
示す図である。前記レンズ機構１４は第１レンズ部１６
ａ、第２レンズ部１６ｂ、第３レンズ部１６ｃにより構
成されており、光路調整機構１５を透過した光は、第１
レンズ部１６ａ、第２レンズ部１６ｂ、第３レンズ部１
６ｃを順に透過して外部に拡大投写される。

【０００６】即ち、前記光源３より発せられた光は、ダ
イクロイックミラー４、５により赤色（Ｒ）、青色
（Ｂ）、緑色（Ｇ）の３原色の光に分光される。この分
光された光は各光路上での液晶パネル８、９、１０にお
いて各色成分の画像情報に応じて透過量が変調される。
この変調された光はダイクロイックミラー１１、１２に
より合成される。そして、この合成された光は投写レン
ズ内の光路調整機構１５により光路が調整された後、レ
ンズ機構１４よりスクリーン上に拡大投写される。

【０００７】図６は上記光路調整機構１５による光路調
整を示す図である。図中、１７１、１７２、１７３、１
７４は透明な第１、第２、第３、第４ガラス板である。
前記第１、第２、第３、第４ガラス板１７１、１７２、
１７３、１７４の周囲部どうしは蛇腹１８で連結されて
おり、該第１、第２、第３、第４ガラス板１７１、１７
２、１７３、１７４及び蛇腹１８に囲まれる空間には透
明液体１９が充填されている。

【０００８】図６（ａ）は光路を変更させない時の図、
図６（ｂ）は第２、第３ガラス板１７２、１７３を軸２
０ａを中心に回転させて光路をｌだけシフト調整した時
の図、図６（ｃ）は第４ガラス板１７４を軸２０ｂを中
心に回転させて光路を角度θだけ傾斜させて、あおり調
整を行った時の図である。尚、図６（ｂ）、図６（ｃ）
において、破線が光路調整をしない時の光路、実線が光
路調整を行った時の光路である。従来のプロジェクタ装
置では、このような方法により、投写画像の位置を調整
している。

【０００９】しかしながら、上述のような投写レンズ１
３を用いたプロジェクタ装置では、レンズ機構１４の光
入射側に光路調整機構１５が配置されているので、レン
ズ機構１４から液晶パネル８、９、１０までの距離、即
ちレンズ機構１４のバックフォーカスｂｆが大きくな
る。そして、このバックフォーカスｂｆが大きくなるこ
とにより以下に示す２つの欠点が生じる。

【００１０】まず、１番目の欠点としては、レンズ機構
１４の焦点距離ｆとバックフォーカスｂｆとの比ｂｆ／
ｆが大きい投写レンズが必要となる。このような投写レ
ンズとしては、レトロフォーカス型レンズがある。通
常、レトロフォーカスレンズは対称型（ガウス型）レン
ズとは異なり、レンズの中央部から前後にかけて対称的
な屈折力分担が為されていないので、レンズ収差の補正
が必要になる。そして、このレンズ収差の補正は前述の
比ｂｆ／ｆが大きくなるほど困難になり、レンズ設計へ
の負担が大きくなる。

【００１１】次に、２番目の欠点としては、同一のＦ値
の投写レンズを使用する場合、投写レンズのレンズ後玉
部はバックフォーカスｂｆが長いほど、レンズ径を大き
くする必要があり、小型化に適していない。

【００１２】この２番目の欠点について、更に詳述する
と、最近、上述したようなプロジェクタ装置において
は、高輝度化を目的として、平板ガラス上にイオン交換
法等により形成されたマイクロレンズが液晶パネルの画
素毎に対応するように２次元配列されたマイクロレンズ
基板を液晶パネルの入射面や出射面に貼り付け、光源か
らの入射光が効率良く液晶パネルの画素を透過するよう
に構成している。

【００１３】図７は液晶パネルの入射側にマイクロレン
ズ基板を配置した場合の液晶パネル周辺部の要部拡大断
面図である。図中、２０は液晶パネルの入光側のガラス
基板、２１はブラックマトリクス、２２は開口部、２３
は液晶層、２４は画素電極、２５はＴＦＴ（薄膜トラン
ジスタ）、２６は出光側のガラス基板である。前記入光
側のガラス基板２０の入光側の面には、各画素電極２４
に対応するようにマイクロレンズ２７を有するマイクロ
レンズ基板２８が貼り付けられている。前記マイクロレ
ンズ基板２８には光源からの平行光２９が入射し、この
平行光２９はマイクロレンズ２７の集光作用によりブラ
ックマトリクス２１を避け、開口部２２を通るように集
光され、画素電極２４の領域を通過する。以上のマイク
ロレンズ基板２８の集光作用により光源からの平行光２
９は高効率で液晶パネルを透過するが、この液晶パネル
の画素電極２４を透過した光はパネル出射側において再
び発散する。一方、投写レンズは光の利用効率を向上さ
せるために、液晶パネルから発散角αで出射した光を出
来るだけ多く取り込むように設定する必要がある。

【００１４】図８に示すように投写レンズの第１レンズ
部１６ａの直径をＤ、バックフォーカスをｂｆとした場
合、液晶パネルから発散角αで出射した光を完全に取り
込むためには、以下の関係が成り立つ。

【００１５】

【数１】

【００１６】従って、同一Ｆ値のレンズでは、バックフ
ォーカスｂｆが長い程、第１レンズ部１６ａの直径Ｄを
大きくする必要がある。このため、レンズの小型化、低
コスト化のために第１レンズ部１６ａの直径Ｄを小さく
した場合、光の利用効率が低下し、十分な輝度向上が達
成できないという問題がある。

【００１７】尚、以上の問題点は、マイクロレンズ使用
時において、液晶パネルから出射される光が大きく発散
するため、特に大きな問題となるが、マイクロレンズを
使用しない場合においても、液晶パネルから出射される
光は発散されるため、同様の問題が存在し、小さいレン
ズで光の利用効率を向上させるためには、投写レンズの
バックフォーカスｂｆを小さくする必要がある。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
欠点に鑑み為されたものであり、レンズ部のバックフォ
ーカスｂｆを大きくすることなしに、投写光の光路を調
整することが出来る投写レンズを提供することを目的と
するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のレンズ
部よりなり、入射光を外部に拡大投写する機能を有する
レンズ機構と、該レンズ機構より外部に拡大投写される
光の光路を調整する光路調整機構とを内部に備える投写
レンズにおいて、前記光路調整機構を、上記レンズ機構
を構成する複数のレンズ部の間に配置したことを特徴と
する。

【００２０】更に、前記光路調整機構が液体プリズムよ
りなることを特徴とする。

【００２１】

【作用】上記構成によれば、レンズ機構を構成するレン
ズ部のうち、最も光入射側に位置するレンズ部よりも光
出射側に光路調整機構が配置されるので、前記最も光入
射側に位置するレンズのバックフォーカスｂｆを小さく
設定することが出来る。

【００２２】また、前記光路調整機構が液体プリズムで
構成される場合、前記液体プリズムのガラス板を小さく
することが出来、該ガラス板による透過光の歪みを小さ
くすることが出来る。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
詳細に説明する。図１は本実施例の投写レンズの構成を
示す図であり、図５と同一部分には同一符号を付し、そ
の説明は割愛する。

【００２４】本実施例の投写レンズでは、一対の液体プ
リズム１５Ａ、１５Ｂにより構成される光路調整機構１
５が、第１レンズ部１６ａと第２レンズ部１６ｂとの間
に配置されている。

【００２５】このような構成の投写レンズを上述したよ
うなプロジェクタ装置に用いた場合、液晶パネルにより
透過量が変調された画像情報を有する光は、第１レンズ
部１６ａを透過した後、光路調整機構１５に入射する。
この光の光路は、上記図６に示した光路調整機構１５の
動作により、シフト調整及びあおり調整が行われる。そ
して、このシフト調整及びあおり調整が行われた光は、
第２レンズ部１６ｂ、第３レンズ部１６ｃを順に通って
スクリーン上に拡大投写される。

【００２６】上述したような本実施例の投写レンズを用
いたプロジェクタ装置では、第１レンズ部１６ａと第２
レンズ部１６ｂとの間に光路調整機構１５が配置されて
いるので、第１のレンズ部１６ａの光入射側には光路調
整機構を配置する必要はなく、第１レンズ部１６ａから
液晶パネルまでの距離、即ち第１レンズ部１６ａのバッ
クフォーカスｂｆを小さく設定することが出来る。従っ
て、前記第１レンズ部１６ａの径を小さくしても、液晶
パネル８、９、１０から出射された光を効率良く取り込
み、投写することが出来る。

【００２７】また、前記第１レンズ部１６ａの径を小さ
くするに応じて、光路調整機構１５を構成する第１、第
２の液体プリズム１５Ａ、１５Ｂをも小さくすることが
出来る。このため、前記第１、第２の液体プリズムを構
成する第１、第２、第３、第４ガラス板１７１、１７
２、１７３、１７４の大きさも小さくすることが出来、
該ガラス板による透過光の歪みは減少する。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、光路調整機構により投
写光の光路を調整することが出来、しかも小型化及び光
の利用効率に優れた投写レンズを提供し得る。

【００２９】また、本発明によれば、投写レンズから投
写される光の歪みをも小さくすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の投写レンズの構成を示す図で
ある。

【図２】複数台のプロジェクタ装置を用いたマルチ表示
の構成を示す図である。

【図３】複数台のプロジェクタ装置を用いたインターリ
ーブ表示の構成を示す図である。

【図４】従来のプロジェクタ装置の構成を示す図であ
る。

【図５】従来の投写レンズの構成を示す図である。

【図６】光路調整機構の動作を示す図である。

【図７】マイクロレンズによる集光状態を示す図であ
る。

【図８】投写レンズの第１レンズ部のＦ値と液晶パネル
から出射された光の発散角との関係を示す図である。

【符号の説明】

１５光路調整機構１５Ａ、１５Ｂ液体プリズム１６ａ第１レンズ部１６ｂ第２レンズ部１６ｃ第３レンズ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のレンズ部よりなり、入射光を外部
に拡大投写する機能を有するレンズ機構と、該レンズ機
構より外部に拡大投写される光の光路を調整する光路調
整機構とを内部に備える投写レンズにおいて、前記光路
調整機構を、上記レンズ機構を構成する複数のレンズ部
の間に配置したことを特徴とする投写レンズ。
【請求項２】前記光路調整機構が液体プリズムよりな
ることを特徴とする請求項１記載の投写レンズ。