JPH09218379A - 広画角液晶プロジェクションレンズシステム - Google Patents

広画角液晶プロジェクションレンズシステム

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JPH09218379A
JPH09218379A JP8327145A JP32714596A JPH09218379A JP H09218379 A JPH09218379 A JP H09218379A JP 8327145 A JP8327145 A JP 8327145A JP 32714596 A JP32714596 A JP 32714596A JP H09218379 A JPH09218379 A JP H09218379A
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東 河 金
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/72Modifying the appearance of television pictures by optical filters or diffusing screens
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外観がコンパクトであり、設置及び移動が自
在になり、明るくコントラストの高い画像を得られる投
射形立体映像表示装置を提供する。 【解決手段】 プロジェクションディスプレイシステム
のスクリ−ンに拡大投射される映像を出力する映像構成
素子の光出射面に対向して入射される映像光を集束させ
る集光レンズと、前記集光レンズの出射面に対向して設
けられ集光レンズで集束し出射される映像光の色収差を
補正する第1レンズグル−プと、前記第1レンズグル−
プから出射される映像光軸の角度を切り換える第2レン
ズグル−プと、前記第2レンズグル−プから出射される
映像光を拡大して反射鏡に投射する第3レンズグル−プ
を含む。よって、光軸が90°以上曲がるようにスクリ
−ンのサイズに比べてシステムの高さ(H’)と奥行き
(D’)が著しく減る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプロジェクションレ
ンズシステムに係り、特に映像表示パネルから出射され
る映像を背面方式の液晶プロジェクションディスプレイ
装置のスクリ−ンに拡大投射する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図1及び図2に示したように、先行技術
による広画角液晶プロジェクションディスプレイ装置1
に使われるプロジェクションレンズシステム2は長方形
の形状を有し、液晶パネル3とスクリ−ン5との間に一
列に配置され前記液晶パネル3から入射される映像を反
射鏡4を介して前記スクリ−ン5に拡大投射する。
【0003】前述した構造の先行技術による背面方式の
液晶プロジェクションディスプレイ装置1は長方形のプ
ロジェクションレンズシステム2を使用することにより
高さ(H)及び奥行き(D)がスクリ−ン5の大きさに
比べてかなり大きくなり、大空間を占め、設置及び移動
に際して問題となる。また、先行の技術によるレンズシ
ステム2では前記液晶パネル3から該プロジェクション
レンズシステム2に入射される映像の光軸とプロジェク
ションレンズシステム2の光軸がなす角度が前記液晶パ
ネル3のエッジ側に行くほど大きくなり、前記液晶パネ
ル3のエッジ側から前記プロジェクションレンズシステ
ム2に入射される映像のレンズにおける表面反射率が大
きくなるので、結局、前記液晶パネル3のエッジ領域で
プロジェクションシステム2に入射される光量が減少さ
れ、全体的な映像においてエッジ側がぼやけることによ
りコントラストが低下する問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は前述
のような諸問題点を解決するために案出されたもので、
その目的はプリズムと集光レンズを用いてプロジェクシ
ョンディスプレイシステムの高さと奥行きを最小化する
と共に、コントラストの高い画像が得られるようにする
広画角液晶プロジェクションレンズシステムを提供する
ことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明による広画角液晶プロジェクションレン
ズシステムは、プロジェクションディスプレイシステム
のスクリ−ンに拡大投射される映像を出力する映像構成
素子の光出射面に対向して入射される映像光を集束させ
る集光レンズと、前記集光レンズの出射面に対向して設
けられ該集光レンズにより集束し出射される映像光の色
収差を補正する第1レンズグル−プと、前記第1レンズ
グル−プから出射される映像光軸の角度を切り換える第
2レンズグル−プと、前記第2レンズグル−プから出射
される映像光を拡大して反射鏡に投射する第3レンズグ
ル−プとを含むことを特徴とする。
【0006】本発明の前述した特性により、映像構成素
子からの映像を背面方式のプロジェクションディスプレ
イ装置のスクリ−ンに拡大投射する広画角プロジェクシ
ョンレンズシステムを形成するに際し、プロジェクショ
ンレンズの内部にプリズムを用いて光軸を約90°以上
切り換えることによりプロジェクションディスプレイ装
置の高さと奥行きを最小限に減らし、映像構成素子の光
出射面に対向して集光レンズを設けて液晶ディスプレイ
パネルから略垂直に投射される光束のみがプロジェクシ
ョンレンズシステムを通過できるようにしてコントラス
トを向上させる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の好ましい実施例をさらに詳しく説明する。各図を通
して同一な部分には同じ符号を付してある。本発明によ
る広画角液晶プロジェクションレンズシステムを用いた
液晶プロジェクションディスプレイ装置20は図3に示
したように、LCDパネルまたはPDLCDパネルから
構成される映像構成素子21から出射された映像光をプ
ロジェクションレンズシステム22を介して拡大投射し
て反射鏡23に反射させスクリ−ン24に映像をディス
プレイするように構成されている。
【0008】前述したように構成された前記液晶プロジ
ェクションディスプレイ装置20において、前記プロジ
ェクションレンズシステム22は前記映像構成素子21
から出射される映像光を集束させる集光レンズL9と、
前記集光レンズL9から入射された映像光の色収差を補
正する第1レンズグル−プG1と、前記第1レンズグル
−プG1から入射された映像光の方向を変化させる第2
レンズグル−プG2と、前記第2レンズグル−プG2か
ら入射された映像ビ−ムを拡大して前記反射鏡23に投
射する第3レンズグル−プG3とを含む。
【0009】前記集光レンズL9の焦点の長さは前記第
1レンズグル−プG1と前記集光レンズL9との距離よ
り大きく、前記集光レンズL9は高い分散係数と低い屈
折率を有する。前記集光レンズL9による光軸の平行度
は±3の許容誤差の範囲内で形成されることにより、一
層明るくコントラストの高い画像が得られる。 前記第
1レンズグル−プG1は1枚以上の色消しレンズと投影
レンズL6とを含む。前記色消しレンズは弱い正の光学
パワ−(positive optical power)を有し、集光レンズの
色収差を補正するように高い分散係数と低い屈折率を有
する凸レンズL8と、低い分散係数と高い屈折率を有す
る凹レンズL7とが互いに接合される形態となる。本発
明の他の実施例により、前記凸レンズL8が低い分散係
数と高い屈折率を有したり、前記凹レンズL7が高い分
散係数と低い屈折率を有することもできる。
【0010】前記第2レンズグル−プG2は1枚のプリ
ズムL5と投影レンズL4とを含む。前記投影レンズL
4は高い分散係数及び低い屈折率を有し、その背面に前
記プリズムL5が置かれる光軸上の空間を確保できるよ
うに前記第3レンズグル−プG3と対向して設置され
る。前記プリズムL5は背面方式の液晶プロジェクショ
ンディスプイ装置の高さH’と奥行きD’を先行技術に
よる装置より減らせるようにプロジェクションレンズシ
ステムの光軸を切り換えさせるように、前記第1レンズ
グル−プG1から映像が投射される入射面S11と、光
軸を切り換える反射面S10と、前記レンズL4に向か
う出射面S9とを有する。前記プリズムL5の入射面S
11、反射面S10及び出射面S9はそれぞれ平面から
なっており、前記入射面S11の法線と前記出射面S9
の法線が交差して成す角度は45°〜90°である。
【0011】前記第3レンズグル−プG3は前記第2レ
ンズグル−プG2と本体ケ−スの内部の天井角部に設け
られている前記反射鏡23との間に設けられ画角を広げ
る第1及び第2レンズL1、L2と、液晶プロジェクシ
ョンレンズシステムの非点収差と歪曲収差を補正するた
めに非球面を有する第3レンズL3とを含む。前記第3
レンズL3の非球面は次の式で表現される。
【0012】
【数1】
【0013】前記式において、Zはプロジェクションレ
ンズシステムの光軸から任意の長さyだけ離れた距離に
おける表面の傾き値であり、cは光軸においてレンズの
曲率、kは円周面の定数、A、B、C、Dは非球面係数
である。前記第2レンズグル−プG2のレンズL4はプ
リズムL5が入るべき空間の確保と長い焦点距離を保つ
ために負の光学パワ−を有する第3レンズグル−プG3
と以下の関係を有する。
【0014】|fG1|×1.58≦ fp 上記式において、fG1は第3レンズグル−プG3の焦点
長さであり、fp は第2レンズグル−プG2のレンズL
4の焦点距離である。本発明の液晶プロジェクションシ
ステムの各フィ−ルド別の主光線は映像構成素子21か
ら略垂直に出射し、その範囲は以下の通りである。
【0015】87°≦ |θc |≦ 93° 上記式において、θc は映像構成素子から出射される映
像光の入射角とレンズシステムの光軸がなす角度であ
る。かかる本発明によるレンズシステムの仕様を次の表
1に示す。 (表1) レンズ 表面 表面半径 表面との Nd Vd アキシアル距離 L1 S1 48.17751 3.200000 1.7551 27.5302 S2 27.14986 7.574655 L2 S3 37.26238 4.160000 1.4920 57.1000 S4 20.99776 12.852060 L3 S5 365.70832 3.045273 1.7440 44.7200 S6 49.39223 26.672040 L4 S7 136.89548 8.000000 1.7552 27.5302 S8 -85.42751 8.534598 L5 S9 30.000000 1.6229 58.1223 S10 30.000000 S11 6.737756 L6 S12 207.75135 3.600000 1.6031 60.6946 S13 -110.12058 2.121699 L7 S14 463.28994 1.500000 1.7552 27.5302 L8 S15 27.03713 3.200000 1.6385 55.4496 S16 -105.3.281 84.401920 L9 S17 72.17704 10.400000 1.6584 50.8546 S18 非球面収差 S3 K:-0.474705 A:0.105421E-04 B:-.14374E-07 C:0.110722E D:-.582803E-14 S4 K: -0.542838 A:0.117551E-04 B:-.18175E-07 C:-.314382E-11 D:-.261295E-13 第3レンズグル−プG3は図5に示したようにプロジェ
クションレンズシステムの色収差を補正するために高い
分散係数及び低い屈折率を有する第4レンズL4’と、
低い分散係数及び高い屈折率を有する第5レンズG5’
とが接合された1枚の色消しレンズを含む。このレンズ
システムの仕様を次の表2に示す。
【0016】 (表2) レンズ 表面 表面半径 表面との Nd Vd アキシアル距離 L1’ S1’ 82.10420 6.200000 1.5167 64.1983 S2’ 106.54108 0.230435 L2’ S3 56.60309 3.200000 1.7858 43.9344 S4 28.43535 8.154609 L3’ S5’ 46.29756 4.160000 1.4920 57.1000 S6’ 23.26972 10.235830 L4’ S7’ 109.79187 8.200000 1.5167 64.1983 L5’ S8’ -73.95939 2.630000 1.7440 44.7200 S9’ 35.84839 17.181070 L6’ S10’ 165.00706 6.000000 1.7551 27.5302 S11’ -70.55054 2.727429 L7’ S12 30.000000 1.6385 55.4496 S13’ 30.000000 S14 4.200000 L8’ S15 227.41448 3.6000000 1.7015 41.1490 S16 -71.113651 6.0000000 L9’ S17’ -688.35298 1.7550000 1.7551 27.5302 L10' S18’ 23.87369 4.360000 1.6584 50.8546 S19’ -86.64169 78.293056 L11' S20’ 70.15795 9.000000 1.6584 55.4496 S21’ 非球面収差 S5 K:0.005027 A:0.101111E-04 B:-.129892-07 C:0.939820-11 D:-.514403E-14 S6 K: -0.310434 A:0.945623E-05 B:-.148386E-07 C:-.929317E-11 D:-.248500E-13
【0017】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の前述した構
成によりプリズムを用いることにより光軸が90°以上
曲がるようにスクリ−ンのサイズに比べてシステムの高
さ(H’)と奥行き(D’)が著しく減るので、外観が
コンパクトであり、設置及び移動が自在になり、明るく
コントラストの高い画像を得られる。
【0018】本発明を特定の望ましい実施例に関連して
示し説明したが、特許請求の範囲により備えられる本発
明の精神や分野を逸脱しない限り本発明が多様に変形さ
れうることは当業者の通常の知識を持つ者にとって容易
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプロジェクションディスプレイシステム
を示す断面図である。
【図2】図1のシステムに使われるプロジェクションレ
ンズの投射図である。
【図3】本発明による液晶プロジェクションディスプレ
イシステムを示す断面図である。
【図4】本発明による液晶プロジェクションディスプレ
イシステムに使われる一例のプロジェクションレンズの
配列を示す図である。
【図5】本発明による液晶プロジェクションディスプレ
イシステムに使われる他の例のプロジェクションレンズ
の配列を示す図である。
【符号の説明】
20 液晶プロジェクションディスプレイ装置 21 LCDパネル 22 プロジェクションレンズシステム 23 反射鏡 24 スクリ−ン G1 第1レンズグル−プ G2 第2レンズグル−プ G3 第3レンズグル−プ L1 第1レンズ L2 第2レンズ L3 第3レンズ L4 第4レンズ L5 プリズム L7 第2色消しレンズ L8 第1色消しレンズ L9 集光レンズ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロジェクションディスプレイシステム
    のスクリ−ンに拡大投射される映像を出力する映像構成
    素子の光出射面に対向して入射される映像光を集束させ
    る集光レンズと、 前記集光レンズの出射面に対向して設けられ集光レンズ
    により集束し出射される映像光の色収差を補正する第1
    レンズグル−プと、 前記第1レンズグル−プから出射される映像光軸の角度
    を切り換える第2レンズグル−プと、 前記第2レンズグル−プから出射される映像光を拡大し
    て反射鏡に投射する第3レンズグル−プと、を含むこと
    を特徴とする広画角液晶プロジェクションレンズシステ
    ム。
  2. 【請求項2】 前記集光レンズが高い分散係数と低い屈
    折率を有することを特徴とする請求項1に記載の広画角
    液晶プロジェクションレンズシステム。
  3. 【請求項3】 前記集光レンズの焦点の長さが第1レン
    ズグル−プと集光レンズとの距離より大きいことを特徴
    とする請求項2に記載の広画角液晶プロジェクションレ
    ンズシステム。
  4. 【請求項4】 前記集光レンズによる映像光軸の平行度
    は±3°の許容誤差範囲内で形成されていることを特徴
    とする請求項3に記載の広画角液晶プロジェクションレ
    ンズシステム。
  5. 【請求項5】 前記第1レンズグル−プは1枚以上の色
    消しレンズから構成され弱い正の光学パワ−を以て集光
    レンズによる色収差を補正することを特徴とする請求項
    1に記載の広画角液晶プロジェクションレンズシステ
    ム。
  6. 【請求項6】 前記色消しレンズが高い分散係数及び低
    い屈折率を有する第1レンズと、低い分散係数及び高い
    屈折率を有する第2レンズとが互いに接合形態で構成さ
    れることを特徴とする請求項5に記載の広画角液晶プロ
    ジェクションレンズシステム。
  7. 【請求項7】 前記第1レンズが低い分散係数及び高い
    屈折率を有し、第2色消しレンズが高い分散係数及び低
    い屈折率を有して前記第1レンズと接合されることを特
    徴とする請求項5に記載の広画角液晶プロジェクション
    レンズシステム。
  8. 【請求項8】 前記第2グル−プレンズは第3レンズグ
    ル−プに向かう1枚の投影レンズと、第1レンズグル−
    プから映像が投射される入射面と、光軸を切り換える反
    射面と、レンズに向かう出射面を備えるプリズムとから
    構成されることを特徴とする請求項1に記載の広画角液
    晶プロジェクションレンズシステム。
  9. 【請求項9】 前記入射面、反射面、出射面がぞれぞれ
    平面からなることを特徴とする請求項8に記載の広画角
    液晶プロジェクションレンズシステム。
  10. 【請求項10】 前記プリズムの入射面の法線と出射面
    の法線が互いに交差してなす角度が45°〜90°の範
    囲に含まれることを特徴とする請求項8に記載の広画角
    液晶プロジェクションレンズシステム。
  11. 【請求項11】前記投影レンズの焦点距離fp は第3レ
    ンズグル−プの焦点距離fp と|fG1|×1.58≦f
    p の関係を有することを特徴とする請求項8に記載の広
    画角液晶プロジェクションレンズシステム。
  12. 【請求項12】 前記第3レンズグル−プが第2レンズ
    グル−プと反射鏡との間で反射鏡に向かう第1凹レンズ
    と第2凹レンズとからなる2枚以上のレンズを備えるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の広画角液晶プロジェク
    ションレンズシステム。
  13. 【請求項13】 前記第3レンズグループが非球面を有
    する1枚以上の第3レンズを含むことを特徴とする請求
    項12に記載の広画角液晶プロジェクションレンズシス
    テム。
  14. 【請求項14】 前記第3レンズルグ−プは高い分散係
    数と低い屈折率を有する第4レンズと、低い分散係数と
    高い屈折率を有する第5レンズとが接合される1枚の色
    消しレンズとを含むことを特徴とする請求項1に記載の
    広画角液晶プロジェクションレンズシステム。
  15. 【請求項15】 前記液晶プロジェクションレンズシス
    テムの各フィ−ルド別の主光線は映像構成素子から略垂
    直に出射される角度の範囲θc が87°≦|θc |≦9
    3°になることを特徴とする請求項1に記載の広画角液
    晶プロジェクションレンズシステム。
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