JPH11249069A

JPH11249069A - 表示光学系

Info

Publication number: JPH11249069A
Application number: JP10047942A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Hayashi; 宏太郎林; Kenji Konno; 賢治金野; Shunta Takimoto; 俊太瀧本; Yasumasa Sawai; 靖昌澤井; Shigeru Sawamura; 滋澤村
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JP4111580B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大幅にテレセントリック状態から外れた投影光
学系を使用可能とし、且つ小型の照明光学系を達成し、
反射型表示パネルを用いた、コンパクトで低コストの表
示光学系を提供する。【解決手段】反射型ＬＣＤパネル６と、それに所定の偏
光面に制限された照明光を照明する、光源１，リフレク
ター２，照明光学系３，照明側偏光板４で構成される照
明光学装置と、前記反射型ＬＣＤパネル６により各画素
ごとに選択的に偏光面を９０゜回転させられた投影光の
みを通過させて画像を形成する、投影側偏光板７，投影
光学系８′で構成される投影光学装置とを備え、前記照
明光の反射型表示パネル６に対する入射角と、前記投影
光の反射型表示パネル６に対する反射角とが、対応する
反射型表示パネル６の領域によって異なるように入射−
反射角特性を変換するコンデンサーレンズ５″を設けた
構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型表示パネル
を用いた表示光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、透過型ＬＣＤ（Liquid Crystal D
isplay，液晶表示）よりも表示効率の高い反射型ＬＣＤ
が注目されている。この反射型ＬＣＤは、反射型表示パ
ネルとして、その表面に入射した照明光を、入射角と逆
符号でほぼ同じ角度の反射角で反射し、いわゆる正反射
の投影光として射出させる働きを持つ。従来より、この
反射型ＬＣＤを用いた表示光学系として、その表面に対
してほぼ垂直方向から照明し、垂直方向に投影光が射出
するようにして、この投影光を投影光学系に通過させる
事により、像を形成するものが提案されている。

【０００３】その表示光学系の従来例の構成を図７に示
す。同図において、２１は光源、２２は光源２１に連結
され、光源２１からの光を反射して集光するリフレクタ
ー、２３はリフレクター２２の前部に配設され、後述の
反射型ＬＣＤを効率よく、ムラなく照明するための照明
光学系、２４は偏光ビームスプリッタ、２５は反射型Ｌ
ＣＤ、２６は投影光学系、２７はスクリーンである。

【０００４】同図に示すように、光源２１及びリフレク
ター２２から出た照明光は、照明光学系２３を通過して
偏光ビームスプリッタ２４に入射する。そして、偏光ビ
ームスプリッタ２４によりＳ偏光の光束のみ反射され、
これが反射型ＬＣＤ２５の表面に垂直に入射する。垂直
に入射した照明光は、反射型ＬＣＤ２５により画素ごと
に選択的にＰ偏光に変換されて正反射される。反射型Ｌ
ＣＤ２５から垂直に正反射されたこの投影光は、Ｐ偏光
のみ偏光ビームスプリッタ２４を通過して、投影光学系
２６によってスクリーン２７に結像する。

【０００５】また、別の反射型表示パネルとして、ＤＭ
Ｄ（Digital Micromirror Device）が注目されている。
これは、表面が複数の画素に分割され、その画素ごとに
例えば正方形の微小なミラー（マイクロミラー）を持
ち、このマイクロミラーが画素の２つの対角を支点に回
動して、画素ごとに±１０゜傾くものである。そして、
例えば＋１０゜傾いた状態をＯＮとし、−１０゜傾いた
状態をＯＦＦとする。

【０００６】図８は、ＤＭＤのマイクロミラーの反射イ
メージを示す斜視図である。同図において、３１は反射
型表示パネルとしてのＤＭＤ、実線で示す３２はＤＭＤ
３１の或１つの画素におけるマイクロミラーでＯＮの状
態、破線で示す３２′はそのＯＦＦの状態、３３はＤＭ
Ｄ３１の上方に配設され、ＤＭＤ３１からの後述する投
影光を通過させて画像を形成する投影光学系である。

【０００７】同図に示すように、マイクロミラー３２の
回動の支軸ａｂは、矢印ｅの如く、ＤＭＤ３１の成す長
方形の短辺ｃ或いは長辺ｄに対して４５゜の方向であ
る。このＤＭＤ３１を用いた表示光学系は、回動の支軸
ａｂに対して垂直な断面、即ち矢印ｆの如く短辺ｃ或い
は長辺ｄに対して別の４５゜を成す面内において、照明
光ＡがＤＭＤ３１表面に対する入射角２０゜で入射する
ように図示しない照明光学装置を構成する。

【０００８】この照明光Ａが、ＯＮの状態であるマイク
ロミラー３２に反射されると、ＤＭＤ３１表面に対する
反射角０゜の投影光Ｂとなり、ＯＦＦの状態であるマイ
クロミラー３２′に反射されると、ＤＭＤ３１表面に対
する反射角−４０゜の投影光Ｂ′となる。そして、投影
光学系３３は、反射角０゜の光束である投影光Ｂのみを
用いて画像を形成する。

【０００９】尚、入射角と反射角との和は、入射−反射
角特性と呼称し、上記のように符号付きでそれぞれ表現
した入射角，反射角に対して、「入射角＋反射角」で定
義する。そして、上記反射型ＬＣＤのように正反射特性
を示すパネルは入射角＋反射角＝０゜であり、上記ＤＭ
ＤでマイクロミラーがＯＮの画素では、マイクロミラー
の回動の支軸に対して垂直な断面内において入射角＋反
射角＝２０゜である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射型
ＬＣＤは、垂直に入射した照明光を垂直に反射するとい
う正反射特性を持っているため、上記の図７に示したよ
うな構成では、照明光と投影光とがほぼ同じ光路を逆に
通るため、照明光の光路と投影光の光路とを分離するた
めのもの、例えば上述の偏光ビームスプリッタのような
ものが必要となり、大きなガラスブロックや多層の薄膜
処理を採用しなければならず、コストアップとなる。

【００１１】また、偏光ビームスプリッタは、反射型Ｌ
ＣＤからの反射光（投影光）の偏光面の向きにより、通
過させる光束をより分けるが、ガラスブロック内の均質
ムラにより偏光面の乱れが生じ、不用な光線成分を通過
させて、コントラストの低下を招いてしまう事がある。
この、照明光の光路と投影光の光路との分離を容易にす
るためには、反射型ＬＣＤの表面に対して斜め方向から
照明すれば良い。ところが、その場合は正反射特性によ
り、投影光は逆の斜め方向に射出する事となるが、斜め
方向に射出した投影光に基づいて、反射型ＬＣＤと共役
で良好な像を形成する投影光学系を構成する事は、非常
に困難である。

【００１２】これに対してＤＭＤは、そのパネルの短辺
或いは長辺から４５゜を成す面内において、入射角２０
゜の照明光をその表面に入射させれば、パネルに対して
垂直な反射光が得られるので、照明光の光路と投影光の
光路とを分離する事ができ、上記反射型ＬＣＤを使用し
た場合における問題を解決する事ができるが、ＤＭＤの
パネル全面において、そのパネルの短辺或いは長辺から
４５゜を成す面内で照明光を入射させ、パネルに対して
垂直な反射光を得るという構成は同じであるので、投影
光学系をテレセントリック状態にする等の、所定の条件
を満たさなければならない。

【００１３】こうした条件を取り除くために、ＤＭＤを
使用した表示光学系において、照明光学系を工夫し、投
影光学系を非テレセントリック光学系としたものが提案
されている。図９に、そのＤＭＤを使用した表示光学系
の従来例の構成を縦断面図で示す。同図において、４１
は光源、４２は光源４１を取り囲むように配置される例
えば放物面形状をしたリフレクター、４３はリフレクタ
ー４２の斜め下方に配設される照明光学系、４４はその
先に配設されるＤＭＤである。また、ＤＭＤ４４の上方
に配設される４５は投影光学系である。

【００１４】同図に示すように、光源４１からの直接光
及びリフレクター４２の反射光が混在した照明光は、照
明光学系４３を通過し、ＤＭＤ４４に入射する。ＤＭＤ
４４に入射した照明光は、所定の入射−反射角特性で反
射されて、投影光として投影光学系４５に入射する。し
かし、このような構成では、ＤＭＤのパネル全面で入射
−反射角特性が同じであるので、照明光学系が大きくな
り、また、大幅にテレセントリック状態から外れた投影
光学系を使用する事はできない等の問題がある。

【００１５】即ち、同図においては、投影光学系４５に
非テレセントリック光学系を用いているが、ＤＭＤ４４
の入射−反射角特性から、照明，投影の構成が可能な領
域は、同図に示すイの領域のみであり、ここに反射型表
示パネルとしてのＤＭＤ４４を配置しなくてはならな
い。このとき、パネル中心が投影光学系光軸から外れた
位置にあり、投影光学系４５の性能が良好であるロの領
域の内、イの領域以外の残りの部分は利用する事ができ
ず、投影光学系４５として画角の広いものを準備して
も、同図に示すような狭い投影画角しか得る事ができな
い。

【００１６】本発明は、上記問題点に鑑み、大幅にテレ
セントリック状態から外れた投影光学系を使用可能と
し、且つ小型の照明光学系を達成し、反射型表示パネル
を用いた、コンパクトで低コストの表示光学系を提供す
る事を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、反射型表示パネルと、その反射型表示
パネルに照明光を照明する照明光学装置とを有し、前記
反射型表示パネルは、表面を複数の画素に分割され、そ
の表面に入射した前記照明光を、前記画素ごとに選択的
に第１或いは第２の所定の特性を持つ投影光として反射
するものであって、前記第２の所定の特性を持つ投影光
のみを通過させて画像を形成する投影光学装置を備えた
表示光学系において、前記照明光の前記反射型表示パネ
ルに対する入射角と、前記投影光のその反射型表示パネ
ルに対する反射角とが、対応する前記反射型表示パネル
の領域によって異なるように入射−反射角特性を変換す
るコンデンサーレンズをその反射型表示パネルの直前に
設け、前記投影光学装置の光軸上にほぼ前記反射型表示
パネル中心があり、前記コンデンサーレンズの光軸は前
記投影光学装置の光軸に対して偏心していて、その偏心
方向への前記反射型表示パネルの像高をＨとした時、前
記コンデンサーレンズの光軸は、前記投影光学装置の光
軸に対して０．５Ｈ乃至２．０Ｈ偏心している構成とす
る。

【００１８】前記所定の特性とは、例えば所定の偏光面
を持つ事であり、前記照明光学装置から出た、所定の偏
光面に制限された光束が、前記反射型表示パネルにより
各画素ごとに選択的に偏光面を９０゜回転させされ、或
いは回転させられないまま反射されて、前記投影光学装
置に入射する。その投影光学装置においては、偏光面が
９０゜回転した光線のみ通過し、画像を形成する構成と
する事ができる。

【００１９】或いは、例えば表面が複数の画素に分割さ
れ、その画素ごとに例えば正方形の微小なミラー（マイ
クロミラー）を持ち、このマイクロミラーが画素の２つ
の対角を支点に回動して、画素ごとに±１０゜傾くＤＭ
Ｄ（Digital Micromirror Device）を使用し、例えば＋
１０゜傾いた状態をＯＮとし、−１０゜傾いた状態をＯ
ＦＦとして、ＯＮの状態であるマイクロミラーに照明光
が反射されると、ＤＭＤ表面に対する反射角０゜の投影
光となり、ＯＦＦの状態であるマイクロミラーに照明光
が反射されると、ＤＭＤ表面に対する反射角−４０゜の
投影光となって（即ち所定の特性となって）、投影光学
装置は反射角０゜の光束である投影光のみを用いて画像
を形成する構成とする事ができる。

【００２０】また、前記反射型表示パネルは反射型液晶
表示パネルである構成とする。或いは、前記反射型表示
パネルは上記ＤＭＤである構成とする。また、前記反射
型表示パネルは、前記投影光学装置の光軸の垂直方向に
対し、２゜乃至８゜の範囲内で傾いている構成とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第
１の実施形態の全体構成図である。同図において、１は
光源、２は光源１を取り囲むように配置され、光源１か
らの光をほぼ平行にする例えば放物面形状をしたリフレ
クター、３はリフレクター２の斜め下方に配設され、後
述の反射型ＬＣＤパネルを効率よく、ムラなく照明する
ための照明光学系、４はその斜め下方に配設された照明
側偏光板、更にその先に４に対して斜め向きに配設され
る５″は反射角変換光学系としての偏心したコンデンサ
ーレンズ、その下方に配設される６は反射型表示パネル
としての反射型ＬＣＤパネルである。

【００２２】また、コンデンサーレンズ５″の上方に配
設される７は投影側偏光板、その上部の８′は投影光学
系、更にその上方に配設される９はスクリーンである。
尚、１０は投影光学系８に設けられた絞りである。ま
た、上記１〜４までの構成を特許請求の範囲で言うとこ
ろの照明光学装置、７，８′（或いは後述する８）の構
成を同じく投影光学装置と呼ぶ。但し、後述の第２の実
施形態においては、ＤＭＤを使用する事より、照明側偏
光板４，投影側偏光板７に該当するものは設けられてい
ない。

【００２３】同図に示すように、光源１からの直接光及
びリフレクター２の反射光が混在した照明光は、照明光
学系３を通過し、更に照明側偏光板４を通過して光束を
所定の偏光面に制限された上で、コンデンサーレンズ
５″に入射する。ここでの光の挙動は後に示す図２で詳
述する。コンデンサーレンズ５″を通過した照明光は、
反射型ＬＣＤパネル６により各画素ごとに選択的に偏光
面を９０゜回転させられ、或いは回転させられないまま
反射されて、再びコンデンサーレンズ５″を経て投影側
偏光板７に入射する。投影側偏光板７においては、反射
型ＬＣＤパネル６からの反射光（投影光）の内、偏光面
が９０゜回転した光線のみ通過する。投影側偏光板７を
通過した投影光は、非テレセントリックな光学系である
投影光学系８′によってスクリーン９に結像する。

【００２４】尚、照明光学系３は、図１においては凸レ
ンズ１枚のみで示しているが、レンズアレイを用いたイ
ンテグレータや、液晶に必要な所定の偏光面の光束以外
の光束を捨てずに所定の偏光面に変換させて照明に利用
する偏光変換光学系等を使ったものにすると、より効率
よく、ムラなく照明する事ができる。

【００２５】上述したように、本実施形態においては、
反射角変換光学系として、偏心したコンデンサーレンズ
５″を反射型ＬＣＤパネル６の直前に配置している。偏
心したコンデンサーレンズ５″の光軸は一点鎖線αで示
している。この場合、コンデンサーレンズ５″の偏心量
は、反射型表示パネル６のコンデンサーレンズ５″の偏
心方向への像高をＨとしたとき、コンデンサーレンズ
５″のレンズ光軸αが投影光学系８′のレンズ光軸βか
ら０．５Ｈ〜２．０Ｈ偏心しているものである事が望ま
しい。

【００２６】０．５Ｈ以下であると、偏心量が少ないた
め、広画角の光学系において全域で良好に照明する事が
できず、ほぼテレセントリックな光学系が必要となる。
特に、背面投影型プロジェクタでは、非常に広画角な投
影光学系を必要とし、０．８Ｈ以上が望ましい。２．０
Ｈ以上であると、偏心量が多いため、コンデンサーレン
ズ５″の最も端のところでは、曲率が強すぎて非点格差
が大きくなりすぎ、良好な像性能が得られない。さら
に、投影光学系８′を非テレセントリックにし、コンパ
クトな構成を得るためには、コンデンサーレンズ５″の
焦点距離が２０Ｈ〜６Ｈにあるのが望ましい。

【００２７】また、本実施形態では、照明光学系３は平
行光を形成するのではなく、発散型の光束を形成する。
上述のように、投影光学系８′は非テレセントリック光
学系であるので、比較的レンズ径が小さく、レンズ枚数
も少なくなっている。また、偏心したコンデンサーレン
ズ５″による像面の傾きを補正するため、反射型ＬＣＤ
パネル６は投影光学系８′のレンズ光軸β方向に対し
て、垂直より若干傾いている。この傾きは、小さすぎる
と像面の傾きを補正しきれず、大きすぎると大きな歪曲
が発生するため、２゜＜｜傾き角度｜＜８゜が望まし
い。

【００２８】図２は、コンデンサーレンズ５″及び反射
型ＬＣＤパネル６の光路イメージ図である。同図の右上
からの照明光は、偏心したコンデンサーレンズ５″を通
過してＬＣＤパネル６の例えば中央部Ｐ，左部Ｐ′，右
部Ｐ″に入射し、反射されて再度コンデンサーレンズ
５″を逆に通過して、同図の上方へと上記投影光学系
８′に向かう。同図に示すように、反射型ＬＣＤパネル
６の中央部Ｐにおいては、表面に対して入射角２１．９
゜，反射角−５．０゜で、偏心したコンデンサーレンズ
５″に照明光Ａ，投影光Ｂが出入りする。このとき、入
射角＋反射角は１６．９゜である。

【００２９】同図の反射型ＬＣＤパネル６の左部Ｐ′に
おいては、表面に対して入射角２５．２゜，反射角１．
７゜で、偏心したコンデンサーレンズ５″に照明光
Ａ′，投影光Ｂ′が出入りする。このとき、入射角＋反
射角は２６．９゜である。本実施形態のように、反射型
表示パネル６の表示領域に応じて入射−反射角特性を変
える事で、投影光学系８′を非テレセントリック光学系
とする事が可能となり、レンズ系を小さくし、レンズ枚
数を少なくして、コストダウンを図る事ができる。

【００３０】以下に、本実施形態における投影光学系の
コンストラクションデータを示す。データ中で＊印をつ
けた面は非球面であり、非球面係数及び非球面を表す式
も続いて示している。また、偏心したレンズの偏心量や
位置等も別途示している。光学系の構成要素の位置関係
は、図１に示すように、紙面に平行で投影光学系８′の
光軸方向であるＸ軸と、それと直角を成すＹ軸及び紙面
に垂直のＺ軸が示す３次元座標により表される。これ
は、後述する構成図である図４においても同様である。

【００３１】尚、第１１面（r11），第１２面（r12）を
持つレンズが偏心したコンデンサーレンズ５″である。
本実施形態では、コンデンサーレンズ５″の偏心方向は
反射型ＬＣＤパネル６の短辺方向であり、Ｈ＝１１であ
る。また、本実施形態の如く、投影光学系と反射角変換
光学系を合わせて考えると、偏心したレンズを含む光学
系とみなせる場合、投影光学系の一部のレンズ、即ち本
実施形態では第８面（r8），第９面（r9）を持つレンズ
も若干偏心させる事で、より良好な性能を得る事ができ
る。

【００３２】また、図３にこの投影光学系の収差図を示
す。同図の球面収差図において、実線（ｄ）はｄ線にお
ける球面収差を表し、破線（ｓｃ）は正弦条件を表して
いる。また、非点収差図において、実線（ＤＳ）と破線
（ＤＭ）は、それぞれサジタル光束とメリディオナル光
束の非点収差を表している。

【００３３】〔面番号〕〔曲率半径〕〔軸上面間隔〕〔ｄ線屈折率〕〔アッベ数〕物体面(スクリ-ン9) ∞ 845 AIR ｒ１ 80.09806 1.100000 1.516800 64.1191 ｒ２ 30.57972 8.582449 AIR ｒ３ 33.89259 1.100000 1.492700 57.4912 ＊ｒ４ 18.95435 91.656808 AIR ｒ５ 53.13865 6.608267 1.652240 44.9201 ｒ６ 177.18527 46.022078 AIR 絞り１０ ∞ 8.151983 AIR ｒ８ 58.32102 5.807892 1.516800 64.1191 ｒ９ -28.73219 1.100000 1.755200 27.5822 ｒ１０ -74.45537 AIR ｒ１１ 109.55466 8.978866 1.516800 65.2613 ｒ１２ -164.68135 AIR 像面(LCDハ゜ネル6) ∞

【００３４】〔第４面（r4）の非球面係数〕 ε= 0.016404 A= 0.647162×10^-5 B=-0.293621×10^-8 C= 0.141308×10^-10 D=-0.167644×10^-13

【００３５】〔非球面を表す式〕ｘ＝ｆ（ｙ，ｚ）＝ｃｒ²／｛１＋（１−εｃ
²ｒ²）^1/2｝＋Ａｒ⁴＋Ｂｒ⁶＋Ｃｒ⁸＋Ｄｒ¹⁰ この式において、ｒ＝（ｙ²＋ｚ²）^1/2 ε：２次曲面パラメータｃ：曲率（曲率半径ｃｒの逆数）

【００３６】〔第８面（r8）の平行偏心〕 0.301943 〔第８面（r8）の傾き偏心〕０．６２３８８７゜

【００３７】〔第１１面（ｒ１１）の面頂点位置，絞り
面基準〕 84.679785 〔第１１面（r11）の平行偏心〕 16.324282=1.48H

【００３８】〔像面(LCDハ゜ネル6)の傾き偏心〕 -5.467717゜〔像面(LCDハ゜ネル6)の面頂点位置，第１０面基準〕 80.870644

【００３９】図４は、本発明の第２の実施形態の全体構
成図である。同図において、１は光源、２は光源１を取
り囲むように配置され、光源１からの光をほぼ平行にす
る例えば放物面形状をしたリフレクター、３はリフレク
ター２の斜め下方に配設され、後述のＤＭＤを効率よ
く、ムラなく照明するための照明光学系、その先に３に
対して斜め向きに配設される５″は反射角変換光学系と
しての偏心したコンデンサーレンズ、その下方に配設さ
れる６′は反射型表示パネルとしてのＤＭＤである。ま
た、コンデンサーレンズ５″の上方に配設される８は投
影光学系、さらにその上方に配設される９はスクリーン
である。尚、１０は投影光学系８に設けられた絞りであ
る。

【００４０】同図に示すように、光源１からの直接光及
びリフレクター２の反射光が混在した照明光は、照明光
学系３を通過し、コンデンサーレンズ５″に入射する。
ここでの光の挙動は後に示す図５で詳述する。コンデン
サーレンズ５″を通過した照明光は、ＤＭＤ６′により
各画素ごとに選択的に所定の入射−反射角特性で反射さ
れて、再びコンデンサーレンズ５″を経て、特定の入射
−反射角特性の反射光（投影光）のみ非テレセントリッ
クな光学系である投影光学系８を通過し、スクリーン９
に結像する。

【００４１】上述したように、本実施形態においては、
反射角変換光学系として、偏心したコンデンサーレンズ
５″をＤＭＤ６′の直前に配置している。偏心したコン
デンサーレンズ５″の光軸は一点鎖線αで示している。
この場合、コンデンサーレンズ５″の偏心量は、ＤＭＤ
６′のコンデンサーレンズ５″の偏心方向への像高をＨ
としたとき、コンデンサーレンズ５″のレンズ光軸αが
投影光学系８のレンズ光軸βから０．５Ｈ〜２．０Ｈ偏
心しているものである事が望ましい。

【００４２】０．５Ｈ以下であると、偏心量が少ないた
め、広画角の光学系において全域で良好に照明する事が
できず、ほぼテレセントリックな光学系が必要となる。
２．０Ｈ以上であると、偏心量が多いため、コンデンサ
ーレンズ５″の最も端のところでは、曲率が強すぎて非
点格差が大きくなりすぎ、良好な像性能が得られない。
さらに、投影光学系８を非テレセントリックにし、コン
パクトな構成を得るためには、コンデンサーレンズ５″
の焦点距離が２０Ｈ〜６Ｈにあるのが望ましい。

【００４３】図５は、コンデンサーレンズ５″及びＤＭ
Ｄ６′の光路イメージ図である。同図の右上からの照明
光は、偏心したコンデンサーレンズ５″を通過してＤＭ
Ｄ６′の例えば中央部Ｐ，左部Ｐ′，右部Ｐ″に入射
し、反射されて再度コンデンサーレンズ５″を逆に通過
して、同図の上方へと上記投影光学系８に向かう。同図
に示すように、ＤＭＤ６′の右部Ｐ″においては、表面
に対して入射角３４゜，反射角−２２゜で、偏心したコ
ンデンサーレンズ５″に照明光Ａ″，投影光Ｂ″が出入
りする。このとき、入射角＋反射角は１２゜である。

【００４４】ここではコンデンサーレンズ５″の光軸α
付近を光線が通過するため、光線がコンデンサーレンズ
５″により大きく曲げられる事はない。尚、反射型表示
パネルとしてのＤＭＤは、上記従来の技術で示したよう
に、表示ＯＮの画素に対しては、表面への入射角２０゜
の照明光を垂直に反射する。即ち、反射角＝２０−入射
角である。ちなみにＤＭＤ６′表面直接の入射角は４
１．９゜、反射角は−２１．９゜である。

【００４５】また、ＤＭＤ６′の左部Ｐ′においては、
表面に対して入射角３４．５゜，反射角１５．６゜で、
偏心したコンデンサーレンズ５″に照明光Ａ′，投影光
Ｂ′が出入りする。このとき、入射角＋反射角は５０．
１゜である。ここではコンデンサーレンズ５″の端を光
線が通過するため、光線がコンデンサーレンズ５″によ
り大きく曲げられる。この結果、ＤＭＤ本来の入射−反
射角特性とは大きく変わったものとなる。ちなみにＤＭ
Ｄ６′表面直接の入射角は１８．４゜、反射角は１．６
゜である。尚、中央部Ｐにおいては照明光Ａ，投影光Ｂ
が出入りする。

【００４６】このように、偏心したコンデンサーレンズ
を用いる事により、上記従来例において図９で示したよ
うな、狭い投影画角しか得られなくて投影光学系のイメ
ージ領域の一部しか使えないという事はなく、投影光学
系のイメージ領域を全域利用する事ができるので、小型
で広画角な投影光学系を構成する事が可能となる。

【００４７】以下に、本実施形態における投影光学系の
コンストラクションデータを示す。本実施形態での偏心
方向への像高は、Ｈ＝１８．４である。データ中で＊印
をつけた面は非球面であり、非球面係数も続いて示して
いる。また、偏心したレンズの偏心量や位置等も別途示
している。非球面の式は、第１の実施形態で示したもの
と同じである。光学系の構成要素の位置関係は、図４に
示すように、紙面に平行で投影光学系８の光軸方向であ
るＸ軸と、それと直角を成すＹ軸及び紙面に垂直のＺ軸
が示す３次元座標により表される。

【００４８】尚、第１０面（r10），第１１面（r11）を
持つレンズが偏心したコンデンサーレンズ５″である。
また、図６にこの投影光学系の収差図を示す。同図の球
面収差図において、実線（ｄ）はｄ線における球面収差
を表し、破線（ｓｃ）は正弦条件を表している。また、
非点収差図において、実線（ＤＳ）と破線（ＤＭ）は、
それぞれサジタル光束とメリディオナル光束の非点収差
を表している。

【００４９】〔面番号〕〔曲率半径〕〔軸上面間隔〕〔ｄ線屈折率〕〔アッベ数〕物体面(スクリ-ン9) ∞ 845 AIR ｒ１ 42.2597 4.54 1.51680 64.17 ｒ２ 24.4074 5.62 AIR ｒ３ 29.5219 4.02 1.49270 57.49 ＊ｒ４ 13.8174 34.95 AIR ｒ５ 31.4622 9.47 1.65224 44.92 ｒ６ 166.3567 24.31 AIR 絞り１０ ∞ 1.18 AIR ｒ７ 79.0620 5.26 1.51680 64.17 ｒ８ -13.6775 4.35 1.75520 27.58 ｒ９ -27.2685 40.00 AIR ｒ１０ 125.0000 12.00 1.51680 64.20 ｒ１１ -200.0000 0.29 AIR 像面(DMD6') ∞

【００５０】〔第４面（r4）の非球面係数〕 ε= 0.2244 A= 2.40543×10^-5 B=-1.11726×10^-7 C= 4.58245×10^-10 D=-6.78252×10^-13

【００５１】〔第１０面（r10）の平行偏心〕 16=0.87H 〔像面(DMD6')の傾き偏心〕 -3.2゜

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大幅にテレセントリック状態から外れた投影光学系を使
用可能とし、且つ小型の照明光学系を達成し、反射型表
示パネルを用いた、コンパクトで低コストの表示光学系
を提供する事ができる。

【００５３】特に、請求項１によるならば、従来使用さ
れていたような偏光ビームスプリッタ等の照明光，投影
光の分離手段が不用となり、コストダウンを図る事がで
きる。そしてＤＭＤを使用しても大幅にテレセントリッ
ク状態から外れた投影光学系が使用可能となり、広い投
影画角を得る事ができる。さらに、反射型表示パネル全
域を良好に照明する事ができ、像性能も良好となる。

【００５４】また、請求項２によるならば、反射型ＬＣ
Ｄ（液晶表示）パネルを用いる事により、手軽で安価な
構成とする事ができる。

【００５５】また、請求項３によるならば、ＤＭＤを用
いる事により、コントラストの高い高画質の画像を得る
事ができる。

【００５６】また、請求項４によるならば、偏心したコ
ンデンサーレンズによる像面の傾きを補正する事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の全体構成を示す縦断
面図。

【図２】コンデンサーレンズ及び反射型ＬＣＤパネルの
光路イメージ図。

【図３】第１の実施形態における投影光学系の収差図。

【図４】本発明の第２の実施形態の全体構成を示す縦断
面図。

【図５】コンデンサーレンズ及びＤＭＤの光路イメージ
図。

【図６】第２の実施形態における投影光学系の収差図。

【図７】表示光学系の従来例の構成を示す図。

【図８】ＤＭＤのマイクロミラーの反射イメージを示す
斜視図。

【図９】ＤＭＤを使用した表示光学系の従来例の構成を
縦断面図。

【符号の説明】

１光源２リフレクター３照明光学系４照明側偏光板５″ コンデンサーレンズ６反射型ＬＣＤパネル６′ ＤＭＤ７投影側偏光板８，８′ 投影光学系９スクリーン１０絞り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者瀧本俊太大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者澤井靖昌大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者澤村滋大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射型表示パネルと、該反射型表示パネ
ルに照明光を照明する照明光学装置とを有し、前記反射型表示パネルは、表面を複数の画素に分割さ
れ、該表面に入射した前記照明光を、前記画素ごとに選
択的に第１或いは第２の所定の特性を持つ投影光として
反射するものであって、前記第２の所定の特性を持つ投影光のみを通過させて画
像を形成する投影光学装置を備えた表示光学系におい
て、前記照明光の前記反射型表示パネルに対する入射角と、
前記投影光の該反射型表示パネルに対する反射角とが、
対応する前記反射型表示パネルの領域によって異なるよ
うに入射−反射角特性を変換するコンデンサーレンズを
該反射型表示パネルの直前に設け、前記投影光学装置の
光軸上にほぼ前記反射型表示パネル中心があり、前記コ
ンデンサーレンズの光軸は前記投影光学装置の光軸に対
して偏心していて、該偏心方向への前記反射型表示パネ
ルの像高をＨとした時、前記コンデンサーレンズの光軸
は、前記投影光学装置の光軸に対して０．５Ｈ乃至２．
０Ｈ偏心している事を特徴とする表示光学系。
【請求項２】前記反射型表示パネルは反射型液晶表示
パネルである事を特徴とする請求項１に記載の表示光学
系。
【請求項３】前記反射型表示パネルはＤＭＤである事
を特徴とする請求項１に記載の表示光学系。
【請求項４】前記反射型表示パネルは、前記投影光学
装置の光軸の垂直方向に対し、２゜乃至８゜の範囲内で
傾いている事を特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
れかに記載の表示光学系。