KR100856415B1 - Projection optical system and image projection apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

투영 광학계 및 이를 이용한 화상 투영 장치가 개시되어 있다. 개시된 투영 광학계는, 피투영 화상을 화상 표시 영역(3a)에 표시하는 반사형 표시 소자(3)와, 스크린(6)에서 반사형 표시 소자(3)까지의 사이의 광로를 따라서 순차 배치된 제1 광학계(4A), 제2 광학계(4B)를 가지며, 화상 표시 영역(3a)을 제1 광학계(4A)의 광축(4a)에 대해서 편심된 위치에 확대 투영하는 투영 광학계(4)로서, 광축(4a)을 기준축으로 했을 때, 화상 표시 영역(3a)이 적어도 평행 편심되어 배치됨과 동시에, 제2 광학계(4B)가 편심되어 배치된 구성으로 한다. A projection optical system and an image projection device using the same are disclosed. The disclosed projection optical system is provided with a reflective display element 3 for displaying a projected image on the image display region 3a and a light source disposed sequentially along the optical path between the screen 6 and the reflective display element 3. A projection optical system 4 having a first optical system 4A and a second optical system 4B, and projecting the image display region 3a in an enlarged position at an eccentric position with respect to the optical axis 4a of the first optical system 4A. When (4a) is used as the reference axis, the image display region 3a is arranged to be at least parallel and eccentric, and the second optical system 4B is arranged to be eccentrically arranged.

이와 같은 구성에 의하여, 이른바 오프셋 투영을 행하는 경우에 간단한 구성에 의해 수차를 저감시키고, 고화질의 화상을 투영할 수 있도록 한다.With such a configuration, when performing so-called offset projection, the aberration can be reduced by a simple configuration and a high quality image can be projected.

Description

투영 광학계 및 이를 이용한 화상 투영 장치{Projection optical system and image projection apparatus using the same}Projection optical system and image projection apparatus using the same

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 화상 투영 장치의 개략 구성을 나타내는 모식적인 정면도이고,1 is a schematic front view illustrating a schematic configuration of an image projector according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 화상 투영 장치에 사용하는 투영 광학계의 구성을 나타내는 광축을 포함하는 단면의 개략 구성도이고,2 is a schematic configuration diagram of a cross section including an optical axis showing the configuration of a projection optical system used in the image projector according to the first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 화상 투영 장치의 개략 구성을 나타내는 모식적인 정면도이고,3 is a schematic front view showing a schematic configuration of an image projector according to a second embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 화상 투영 장치에 사용하는 투영 광학계의 구성을 나타내는 광축을 포함하는 단면의 개략 구성도이고,4 is a schematic configuration diagram of a cross section including an optical axis showing the configuration of a projection optical system used in the image projector according to the second embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제1 실시형태 및 그 변형예에 따른 투영 광학계의 각 실시예의 개략 구성 및 그 광로를 나타내는 광축을 포함하는 단면의 개략 광로도이고,FIG. 5 is a schematic optical path diagram of a cross section including an optical axis showing a schematic configuration of each example of the projection optical system according to the first embodiment of the present invention and its modification, and its optical path,

도 6은 비교예의 왜곡 수차를 나타내는 벡터도이고,6 is a vector diagram illustrating distortion aberration of the comparative example,

도 7a 및 도 7b는 제1 실시예 및 제2 실시예의 왜곡 수차를 나타내는 벡터도이고,7A and 7B are vector diagrams showing distortion aberrations of the first and second embodiments,

도 8a 및 도 8b는 제3 실시예 및 제4 실시예의 왜곡 수차를 나타내는 벡터도이고,8A and 8B are vector diagrams showing distortion aberrations of the third and fourth embodiments,

도 9는 각 실시예 및 비교예의 상면 만곡의 계산 위치를 나타내는 모식도이다.It is a schematic diagram which shows the calculation position of the upper surface curvature of each Example and a comparative example.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

1, 10...프로젝터(화상 투영 장치) 2...조명 유닛1, 10 ... projector (image projector) 2 ... lighting unit

3...반사형 표시 소자(표시 소자) 3a, 7a...화상 표시 영역3. Reflective display element (display element) 3a, 7a ... Image display area

3b, 7b...중심 법선 4...투영 광학계3b, 7b ... center normal 4 ... projection optical system

4A...제1 광학계 4B...제2 광학계4A ... first optical system 4B ... second optical system

4a...광축(기준축) 4b...광축4a ... optical axis (reference axis) 4b ... optical axis

5...투영광 6...스크린(투영면) 5 ... projection light 6 ... screen (projection surface)

7...투과형 표시 소자(표시 소자) 18...시야 렌즈7.Transmissive display element (display element) 18 ... View lens

본 발명은 투영 광학계 및 이를 이용한 화상 투영 장치에 관한 것이다. 예를 들면, 화상을 광축에서 벗어난 위치에 오프셋 투영하는 투영 광학계 및 화상 투영 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a projection optical system and an image projection apparatus using the same. For example, the present invention relates to a projection optical system and an image projection device for offset projecting an image to a position off the optical axis.

종래의 화상 투영 장치에서는, 예를 들면, 프로젝터 등의 표시 소자에 표시된 화상을 스크린에 확대 투영하는 화상 투영 장치에서는, 탁상에서 사용하는 경우나 천정에 설치하는 경우 등, 장치 설치 위치로부터 비스듬히 위쪽 또는 아래쪽에 위치하고, 예를 들면, 벽면 등에 따라서 수직면에 배치된 스크린에 화상을 투영하 여 사용되는 것들이 많다. 이 경우, 투영 광학계의 광축을 스크린을 향하는 경사 방향으로 설정하기 때문에, 스크린면이 광축에 대해서 비스듬히 만나게 된다. 이 경우, 투영 화상에 왜곡이 발생하여 화질이 악화되는 문제점이 있었다.In a conventional image projection apparatus, for example, in an image projection apparatus that enlarges and projects an image displayed on a display element such as a projector onto a screen, it is obliquely upward from the device installation position, such as when used on a tabletop or mounted on a ceiling. Many of them are used by projecting an image on a screen located below and arranged on a vertical plane, for example, along a wall or the like. In this case, since the optical axis of the projection optical system is set in the oblique direction toward the screen, the screen surface meets at an angle with respect to the optical axis. In this case, there is a problem that distortion occurs in the projected image and the image quality deteriorates.

이 때문에, 투영 광학계의 광축을 수평에 가까운 배치로 하여, 투영 광학계의 유효 화상 영역의 상측 영역에 화상이 어긋나서 투영되는, 이른바 오프셋 투영이 되도록 한 구성이 알려져 있다.For this reason, the structure which made it the so-called offset projection by which the optical axis of a projection optical system is arrange | positioned near horizontal, and is projected by shifting an image to the upper region of the effective image area of a projection optical system is known.

예를 들면, 일본 특허공개공보 평11―249069호(이하, 특허문헌 1이라 한다)에는 종래 기술로서, 표시 소자인 DMD(Digital Micromirror Devicc)를, 그 표시 영역의 주연부가 투영 광학계의 광축에 거의 일치하는 위치까지 평행 편심되어 배치되고, 투영 광학계의 투영 영역의 한쪽 절반, 예를 들면 상반부에 어긋나도록 투영하는 표시 광학계(화상 투영 장치)가 기재되어 있다.For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-249069 (hereinafter referred to as Patent Document 1) describes a conventional technology as DMD (Digital Micromirror Devicc), which is a display element, and the periphery of the display area is almost at the optical axis of the projection optical system. The display optical system (image projection apparatus) arrange | positioned so as to be parallel eccentric to a corresponding position, and projecting so that it may shift | deviate to one half, for example, an upper half part, of the projection area | region of a projection optical system is described.

또 유효 화상 영역 내에서 화상을 어긋나도록 투영하는 것은 아니나, 이에 관련되는 기술로서, 투영 광학계의 광축에 대해서 편심 배치된 표시 소자가 표시하는 화상을 양호하게 위치 보정하여, 투영 광학계의 광축과 화상 표시 영역의 중심이 일치하도록 투영하는 기술이 알려져 있다.In addition, the image is not projected so as to shift the image within the effective image area. However, as a related technique, the image displayed by the display element arranged eccentrically with respect to the optical axis of the projection optical system is well-positioned to correct the optical axis of the projection optical system and the image display. Techniques for projecting such that the centers of regions coincide are known.

예를 들면, 일본 특허공개공보 2000―39585호(이하, 특허문헌 2라 한다)에는 반사형 표시 소자와 투영 광학계의 사이에 크게 편심된 편심 광학 소자를 배치하고, 투영 광학계의 광축에 대해서 평행 편심 및 경사 편심되어 배치된 반사형 표시 소자의 표시면의 화상 표시 영역의 중심이 투영 광학계의 광축과 일치하도록 투영하는 투영 표시 장치가 기재되어 있다.For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-39585 (hereinafter referred to as Patent Document 2) arranges an eccentric optical element largely eccentric between a reflective display element and a projection optical system, and parallel eccentric with respect to the optical axis of the projection optical system. And a projection display device for projecting the center of the image display area of the display surface of the reflective display element arranged obliquely eccentric to coincide with the optical axis of the projection optical system.

하지만, 상기한 바와 같은 종래의 투영 광학계 및 화상 투영 장치에는 이하와 같은 문제점이 있었다.However, the above-described conventional projection optical system and image projection apparatus have the following problems.

특허문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 비스듬히 위쪽으로 투영하는 경우라도 스크린과 투영 광학계의 화상면을 평행하게 설정할 수 있으므로, 화상면이 스크린에 대해서 회전함에 따른 화상의 왜곡은 발생하지 않으나, 유효 화상 영역의 상반부 등, 일부분에 표시 소자의 화상 표시 영역 전체를 투영해야 한다. 즉, 투영 화각 중, 수차가 좋지 않은 고화각부를 포함하는 좁은 범위의 화각만 이용할 수 있는 것이다. 이 때문에 예를 들면, 투영 광학계의 유효 영역을 더욱 확대하거나, 광학 소자의 수를 늘리거나 하여 수차 저감을 도모해야 했다. 그 결과, 투영 광학계가 대형화되어 복잡해지고 비싸진다는 문제점이 있다.In the prior art described in Patent Literature 1, even when projecting obliquely upward, since the image plane of the screen and the projection optical system can be set in parallel, distortion of the image as the image plane rotates with respect to the screen does not occur, but the effective image area The entire image display area of the display element must be projected on a portion, such as the upper half of the. That is, only the narrow angle of view including the high angle of view of the aberration of the projection angle of view can be used. For this reason, for example, the effective area of the projection optical system should be further expanded, or the number of optical elements should be increased to reduce aberration. As a result, there is a problem that the projection optical system becomes large, complicated, and expensive.

한편, 특허문헌 2에 기재된 기술을 이용하여 표시 소자와 투영 광학계의 사이에 편심 광학 소자를 배치하고, 편심 배치된 표시 소자의 화상의 투영 영역을 이동하는 것도 생각할 수 있으나, 특허문헌 2에 기재된 기술은, 화상 투영 영역의 중심이 투영 광학계의 광축 중심과 일치하는 위치에 편심 광학 소자를 편심 배치함으로써 양호한 수차를 달성하는 것이다. 따라서, 표시 소자를 평행 편심시켜 오프셋 투영을 하는 의미가 없어진다. 즉, 오프셋 투영의 투영 광학계에는 적용할 수 없다는 문제점이 있다.On the other hand, although the eccentric optical element is arrange | positioned between a display element and a projection optical system using the technique of patent document 2, and the projection area of the image of the eccentrically arranged display element can also be considered, the technique of patent document 2 Is to achieve good aberration by eccentrically arranging the eccentric optical element at a position where the center of the image projection area coincides with the optical axis center of the projection optical system. Therefore, the meaning of performing offset projection by parallel eccentricity of the display elements is lost. That is, there is a problem that it is not applicable to the projection optical system of offset projection.

그래도 이 기술을 적용하고자 한다면, 오프셋 방향의 표시 영역의 변을 2배로 하여 생각하고, 수차가 개선된 전체 영역의 절반만 사용해야 하며, 이 경우, 동일한 정도로는 수차가 개선되지 않는다는 것은 명백하다.If this technique is still to be applied, it is obvious that the side of the display area in the offset direction is doubled, and only half of the entire area in which the aberration is improved should be used, in which case the aberration is not improved to the same extent.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제에 감안하여 이루어진 것으로, 이른바 오프셋 투영을 하는 경우에 간단한 구성에 의해 수차를 저감시키고, 고화질의 화상을 투영할 수 있는 투영 광학계 및 이를 이용한 화상 투영 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a projection optical system capable of reducing aberration and projecting a high quality image by a simple configuration when performing so-called offset projection, and providing an image projection apparatus using the same. The purpose.

상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 투영 광학계는 피투영 화상을 화상 표시 영역에 표시하는 표시 소자와, 투영면에서 상기 표시 소자까지의 사이의 광로를 따라서 순차적으로 배치된 제1 광학계와 제2 광학계를 가지며, 상기 화상 표시 영역을 상기 제1 광학계의 광축에 대해서 편심된 위치에 확대 투영하는 투영 광학계로서, 상기 제1 광학계의 광축을 기준축으로 했을 때, 상기 표시 소자의 화상 표시 영역이 적어도 평행 편심되어 배치됨과 동시에, 상기 제2 광학계가 편심되어 배치된 구성으로 한다. In order to solve the above problems, the projection optical system of the present invention includes a display element for displaying a projected image on an image display area, and a first optical system and a second one arranged sequentially along an optical path between the projection surface and the display element. A projection optical system having an optical system and expanding and projecting the image display area to a position eccentric with respect to the optical axis of the first optical system, wherein the image display area of the display element is at least when the optical axis of the first optical system is a reference axis The second optical system is arranged eccentrically and arranged in parallel.

본 발명에 의하면, 표시 소자측의 제2 광학계를, 투영면측의 제1 광학계의 광축을 기준축으로 하여 편심시켜 배치하기 때문에, 기준축에 대해서 적어도 평행 편심되어 배치된 화상 표시 영역으로부터 편심된 상태로 진행하는 확산 광속의 광선 방향을 제2 광학계의 편심량에 따라 보정할 수 있다. According to the present invention, since the second optical system on the display element side is eccentrically arranged with the optical axis of the first optical system on the projection surface side as the reference axis, the state is eccentric from the image display region arranged at least parallel to the reference axis. The light beam direction of the diffused light beam proceeding to can be corrected according to the eccentricity of the second optical system.

즉, 표시 소자의 화상 표시 영역을 기준축에 대해서 평행 편심시켜 배치하여, 이른바 오프셋 투영하는 경우에는, 광선이 투영 광학계의 고상(高像) 높이 부분을 투과하기 때문에 수차가 커지는 경향이 있으며, 또 화상 표시 영역과 기준축 이 일치하지 않기 때문에, 투영 화상 내에서는 비대칭 수차가 발생한다. In other words, when the image display area of the display element is arranged parallel to the reference axis and so-called offset projection, the aberration tends to increase because the light beam passes through the solid height portion of the projection optical system. Since the image display area and the reference axis do not coincide, asymmetrical aberration occurs in the projected image.

한편, 제2 광학계를 평행 편심시키면, 그 평행 편심 방향으로 왜곡 수차에서 대표되는 축 시프트 성분을 갖는 수차가 발생한다. 따라서, 화상 표시 영역의 기준축에 대한 평행 편심 방향과 같은 방향으로 제2 광학계를 평행 편심시켜 왜곡 수차 등을 없애, 왜곡 수차 등의 크기와 대칭성을 개선할 수 있다. 또 제2 광학계를 기준축 및 화상 표시 영역의 평행 편심 방향으로 각각 직행하는 축 회전으로 경사 편심시키면, 왜곡 수차에서 대표되는 축 시프트 성분을 갖는 수차가 발생하므로, 제2 광학계를 경사 편심함에 따라서도 왜곡 수차 등을 없애, 왜곡 수차 등의 크기와 대칭성을 개선할 수 있다.On the other hand, when the second optical system is parallel eccentric, an aberration having an axial shift component represented by the distortion aberration occurs in the parallel eccentric direction. Therefore, the second optical system is parallel eccentric in the same direction as the parallel eccentric direction with respect to the reference axis of the image display area, thereby eliminating distortion aberration and the like, thereby improving the size and symmetry of the distortion aberration and the like. Incidentally, when the second optical system is inclined eccentrically by the rotation of the axis which is perpendicular to the parallel eccentric direction of the reference axis and the image display area, an aberration occurs with an axial shift component representative of the distortion aberration, so that the second optical system is also obliquely eccentric. The distortion and the like can be eliminated to improve the size and symmetry of the distortion and the like.

그 결과, 제1 광학계의 고상 높이 부분에 왜곡 수차 등의 수차를 남긴 상태라도, 화상이 투영되는 범위에서 쉽게 수차를 보정할 수 있다.As a result, aberration can be easily corrected in the range in which the image is projected, even in the state where aberration such as distortion aberration is left in the solid image height portion of the first optical system.

또한, 본 발명의 화상 투영 장치는 본 발명의 투영 광학계를 사용하여 상기 화상 표시 영역의 화상을 확대 투영하는 구성으로 한다.Moreover, the image projection apparatus of this invention is set as the structure which enlarges and projects the image of the said image display area using the projection optical system of this invention.

본 발명에 의하면, 본 발명의 투영 광학계를 사용하므로, 본 발명의 투영 광학계와 동일한 작용 효과를 갖는다.According to this invention, since the projection optical system of this invention is used, it has the same effect as the projection optical system of this invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 모든 도면에 있어서, 실시형태가 다른 경우라도 동일하거나 또는 해당하는 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 각 도면 모두 모식도이기 때문에, 치수나 형상은 과장되어 도시되어 있을 수 있으며, 반드시 정확한 위치 관계를 나타내는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. In all the drawings, even when the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted. In addition, since each figure is a schematic diagram, a dimension and a shape may be exaggerated and are not necessarily showing the exact positional relationship.

[제1 실시형태][First Embodiment]

본 발명의 제1 실시형태에 따른 투영 광학계 및 이를 이용한 화상 투영 장치에 대해서 설명하기로 한다.The projection optical system and the image projection device using the same according to the first embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 화상 투영 장치의 개략 구성을 나타내는 모식적인 정면도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 화상 투영 장치에 사용하는 투영 광학계의 구성을 나타내는 광축을 포함하는 단면의 개략 구성도이다.1 is a schematic front view showing a schematic configuration of an image projector according to a first embodiment of the present invention. It is a schematic block diagram of the cross section containing the optical axis which shows the structure of the projection optical system used for the image projection apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention.

본 실시형태의 프로젝터(1)의 개략 구성은, 도 1에 도시한 바와 같이 조명 유닛(2), 반사형 표시 소자(3) 및 투영 광학계(4)가 하우징(1a) 내에 배치된 것이다. 또 특별히 도시하지는 않았으나, 장치를 구동하는 전원 공급부와 장치의 제어를 행하는 장치 제어부를 구비하고 있으며, 모두 조명 유닛(2) 및 반사형 표시 소자(3)에 접속되어 있다.In the schematic configuration of the projector 1 of the present embodiment, the illumination unit 2, the reflective display element 3, and the projection optical system 4 are arranged in the housing 1a as shown in FIG. 1. Although not specifically shown, a power supply unit for driving the device and a device control unit for controlling the device are provided, and both are connected to the illumination unit 2 and the reflective display element 3.

이하에서는 설명의 편의상, 프로젝터(1)의 하우징(1a)을 수평면에 배치했을 때, 투영광(5)이 배치면의 비스듬히 위쪽에 투영되어, 배치면에 대해서 수직으로 설치된 스크린(6)(투영면) 위에 화상이 투영되는 경우를 예로 들어 설명하겠으나, 이러한 배치 위치 및 투영 방향에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 설치면이 경사면이거나, 투영 방향이 비스듬히 아래로 향한 방향일 수도 있음은 당연하다.In the following description, for convenience of explanation, when the housing 1a of the projector 1 is disposed on a horizontal plane, the projection light 5 is projected obliquely upward of the placement plane, and is provided perpendicularly to the placement plane (projection plane). Although the case where an image is projected on) will be described as an example, it is not limited to such an arrangement position and a projection direction. For example, it is natural that the installation surface may be an inclined surface or the projection direction may be an obliquely downward direction.

조명 유닛(2)은 반사형 표시 소자(3)의 화상 표시 영역을 향해 조명광을 조사하는 광원이다. 본 실시형태에서는 풀 컬러 화상을 표시하므로, 적어도 광의 삼원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)과 백색광에 대응되는 파장광을 시분할하여 순차 적으로 조사할 수 있다. 예를 들면, 각각 독립 구동할 수 있는 R, G, B의 파장 광원을 각각 구비하고, 그것들을 동일 광로 상에 합성하는 것을 채용할 수 있다. 또한, 예를 들면, 백색 광원을 구비하고, 그 광로 상에 R, G, B의 가동 필터를 설치한 것 등일 수도 있다.The illumination unit 2 is a light source which irradiates illumination light toward the image display area of the reflective display element 3. In this embodiment, since a full color image is displayed, wavelength light corresponding to red (R), green (G), blue (B) and white light, which are at least three primary colors of light, can be time-divided and sequentially irradiated. For example, it is possible to employ each of which is provided with wavelength light sources of R, G, and B which can be driven independently, and synthesizes them on the same optical path. Further, for example, a white light source may be provided and a movable filter of R, G, and B may be provided on the optical path.

조명 유닛(2)으로부터의 조명광은 반사형 표시 소자(3)에 의한 반사광이 투영 광학계(4)에 대해서 입사되면, 어떠한 각도로 입사해도 상관 없으나, 본 실시형태에서는 투영면의 아래쪽에서 비스듬히 위쪽으로 조사되고, 후술하는 제2 광학계(4B)를 투과하여 반사형 표시 소자(3)에 입사하도록 되어 있다. 단, 장치 레이아웃의 상황에 따라서 적당히 미러나 프리즘을 설치하여 광로를 접어 배치할 수도 있다.The illumination light from the illumination unit 2 may be incident at any angle when the reflected light by the reflective display element 3 is incident on the projection optical system 4, but in this embodiment, it is irradiated upwardly obliquely below the projection surface. Then, the light enters the reflective display element 3 through the second optical system 4B which will be described later. However, depending on the situation of the device layout, a mirror or prism may be provided as appropriate to fold the optical path.

반사형 표시 소자(3)는 조명 유닛(2)으로부터 조사 타이밍에 따라서 조사되는 파장의 조명광을 화상 신호에 따라 공간 변조하고, 색분해된 화상을 커버 글래스(3c)(도 2 참조)에 의해 덮힌 화상 표시 영역(3a)에 표시하는 것이다.The reflective display element 3 spatially modulates the illumination light of the wavelength irradiated from the illumination unit 2 in accordance with the irradiation timing in accordance with the image signal, and covers the color-separated image by the cover glass 3c (see FIG. 2). It is displayed in the display area 3a.

화상 표시 영역(3a)은 특별히 도시하지는 않았으나, 예를 들면, 화상 신호의 화소 단위에 따른 다수의 공간 변조 요소가 표시 평면상에 격자 모양으로 배열된다. 본 실시형태에서는 예를 들면, 장변×단변이 W×H인 직사각형 모양으로 설치되어 있다. 중심 법선(3b)은 화상 표시 영역(3a)의 중심에서의 표시 평면의 법선을 나타낸다.Although the image display area 3a is not particularly shown, for example, a plurality of spatial modulation elements in the pixel unit of the image signal are arranged in a grid on the display plane. In this embodiment, the long side x short side is provided in the rectangular shape which is WxH, for example. The center normal 3b represents the normal of the display plane at the center of the image display area 3a.

반사형 표시 소자(3)의 화상 표시 영역(3a)은 투영 광학계(4)의 화상면 상에서 중심 법선(3b)이 후술하는 제1 광학계(4A)의 광축(4a)에 대해서 투영면의 방향 과 반대측에 거리(a)만큼 평행 편심된 위치에 배치되어 있다.The image display region 3a of the reflective display element 3 is opposite to the direction of the projection surface with respect to the optical axis 4a of the first optical system 4A, which is described later by the center normal 3b on the image surface of the projection optical system 4. It is arrange | positioned at the position which eccentrically paralleled by the distance (a).

이 편심량(a)의, 화상 표시 영역(3a)의 단변의 절반에 대한 비율을, 축 오프셋(Δh)으로 나타낸다. 즉, 축 오프셋(Δh)은 하기의 수학식 1로 나타낼 수 있다.The ratio of this eccentricity a with respect to half of the short side of the image display area 3a is shown by the axis offset (DELTA) h. That is, the axis offset Δh may be represented by Equation 1 below.

Δh= a/(H/2)Δh = a / (H / 2)

축 오프셋(Δh)은, 오프셋 투영 조건에 따라서 적당히 설정할 수 있으나, 본 실시형태에서는 하기의 수학식 2의 범위로 한다.Although the axis offset (DELTA) h can be set suitably according to the offset projection conditions, in this embodiment, it is set as the range of following formula (2).

0<Δh≤2.00 <Δh≤2.0

또한, 축 오프셋(Δh)은, 바람직하게는 하기의 수학식 3의 범위로 한다.In addition, axis offset (DELTA) h becomes like this. Preferably, it is the range of following formula (3).

1.0≤Δh≤1.51.0≤Δh≤1.5

반사형 표시 소자(3)로는, 예를 들면, 미소 미러 어레이인 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD)나 반사형 액정 패널(Liquid Crystal On Silicm:LCOS)의 소자를 채용할 수 있다.As the reflective display element 3, for example, a device of a digital micromirror device (DMD) or a reflective liquid crystal panel (LCOS) which is a micromirror array can be adopted.

투영 광학계(4)는 반사형 표시 소자(3)의 화상 표시 영역(3a)에 표시된 화상을 확대하여 스크린(6) 상에 투영하기 위한 광학계로서, 화상 표시 영역(3a)과 스크린(6)을 서로 공역으로 하는 것이다The projection optical system 4 is an optical system for enlarging and projecting the image displayed on the image display area 3a of the reflective display element 3 onto the screen 6, and the image display area 3a and the screen 6 are It's an airspace

투영 광학계(4)의 구성은 반사형 표시 소자(3)와 스크린(6) 사이의 광로 상에 제2 광학계(4B), 제1 광학계(4A)가 이 순서로 배치되어 이루어진다.In the configuration of the projection optical system 4, the second optical system 4B and the first optical system 4A are arranged in this order on the optical path between the reflective display element 3 and the screen 6.

제1 광학계(4A)는 화각(θo)을 갖는 확대 투영 광학계이다. 본 실시형태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이 투영면측으로부터 제1 렌즈(11), 제2 렌즈(12), 제3 렌즈(13), 제4 렌즈(14), 제5 렌즈(15), 제6 렌즈(16), 및 제7 렌즈(17)이 광축(4a) 상에 배열되어 이루어진다. 광축(4a)은 프로젝터(1)의 배치면과 수평으로 설치되어 있다.The first optical system 4A is an enlarged projection optical system having an angle of view θ o . In this embodiment, as shown in FIG. 2, the 1st lens 11, the 2nd lens 12, the 3rd lens 13, the 4th lens 14, the 5th lens 15 from the projection surface side, The sixth lens 16 and the seventh lens 17 are arranged on the optical axis 4a. The optical axis 4a is provided horizontally with the placement surface of the projector 1.

이들 각 렌즈는 확대 투영 광학계로서의 성능을 만족하는 적당한 형상과 파워로 설정할 수 있으나, 예를 들면, 일례로 이하와 같은 형상을 채용할 수 있다.Each of these lenses can be set to a suitable shape and power that satisfies the performance as an enlarged projection optical system. For example, the following shapes can be adopted as an example.

제1 렌즈(11) 및 제2 렌즈(12)는 모두 투영면측이 볼록면의 오목 매니스커스 렌즈이다. Both the first lens 11 and the second lens 12 are concave meniscus lenses of which the projection surface side is convex.

제3 렌즈(13)는 양면 볼록 렌즈다. The third lens 13 is a double-sided convex lens.

제4 렌즈(14)는 투영면측으로부터 양면 볼록 렌즈의 렌즈(14A), 양면 오목 렌즈의 렌즈(14B)가 이 순서대로 배열하여 서로 접합된 접합 렌즈로 이루어진다. The fourth lens 14 is composed of a bonded lens in which the lenses 14A of the double-sided convex lens and the lenses 14B of the double-sided concave lens are arranged in this order and joined to each other from the projection surface side.

제5 렌즈(15)는 양면 오목 렌즈다. The fifth lens 15 is a double-sided concave lens.

제6 렌즈(16)는 표시면측이 볼록면의 볼록 매니스커스 렌즈이다. The sixth lens 16 is a convex meniscus lens with a convex surface on the display surface side.

제7 렌즈(17)는 양면 볼록 렌즈이다. The seventh lens 17 is a double-sided convex lens.

그리고, 이들 파워에 의해, 투영면측에서 표시면을 향하여 (-), (-), (+), (+), (-), (+), (+)의 파워를 갖는 구성이 실현되고 있다. And by these powers, the structure which has the power of (-), (-), (+), (+), (-), (+), (+) toward a display surface from the projection surface side is implement | achieved. .

제2 광학계(4B)는 제1 광학계(4A)와 반사형 표시 소자(3) 사이의 광속(光束)의 광로 및 집광 상태를 조정하기 위한 (+)의 파워를 갖는 광학계이고, 광축(4a)에 대해서 편심되어 배치되어 있다. 본 실시형태에서는 반사형 표시 소자(3)의 편심 방향과 같은 방향으로 거리(b)만큼 평행 편심되어 배치되어 있다. 부호(4b)는 제2 광학계(4B)의 광축을 나타낸다. The second optical system 4B is an optical system having positive power for adjusting the optical path and the condensing state of the light beam between the first optical system 4A and the reflective display element 3, and the optical axis 4a. It is arranged eccentrically with respect to. In the present embodiment, the reflective display element 3 is arranged in parallel with the distance b in the same direction as the eccentric direction. Reference numeral 4b denotes an optical axis of the second optical system 4B.

이 평행 편심량(b)의 크기와 방향은 투영 광학계(4)의 구성 등에 따라서 다르므로, 광선 추적을 행하여, 예를 들면, 화상 표시 영역(3a)이 확대 투영되는 투영 위치에서의 왜곡 수차량이나, 대칭성 균형 등이 허용 범위가 되도록 적당히 설정한다. Since the size and direction of the parallel eccentricity b are different depending on the configuration of the projection optical system 4 or the like, the ray tracing is performed, for example, the amount of distortion aberration at the projection position where the image display area 3a is enlarged and projected. , The symmetry balance, etc. are set appropriately.

일반적으로, 평행 편심량(b)은 반사형 표시 소자(3)의 평행 편심량(a)에 비해 작은 값이라도 충분한 효과를 얻을 수 있으며, 이 때문에, 제2 광학계(4B)를 편심시키더라도 스크린(6) 상의 화상 투영 영역은 그다지 변화되지 않으며, 오프셋 투영 상태가 유지된다. In general, even when the parallel eccentricity b is small compared to the parallel eccentricity a of the reflective display element 3, a sufficient effect can be obtained. Therefore, even if the second optical system 4B is eccentric, the screen 6 The image projection area on x) is not so changed, and the offset projection state is maintained.

제2 광학계(4B)의 구성은, 본 실시형태에서는 표시면측이 거의 평면에 가까운 양면 볼록 렌즈인 시야 렌즈(18)만으로 이루어진다. In this embodiment, the structure of the 2nd optical system 4B consists only of the viewing lens 18 which is a double-sided convex lens in which a display surface side is nearly planar.

그리고, 시야 렌즈(18)는 파워를 갖지 않는 커버 글래스(3c)를 사이에 두고, 화상 표시 영역(3a)과 대향되어 배치되어 있다. 이 때문에, 파워를 갖는 광학 소자로는 반사형 표시 소자(3)에 가장 가까운 위치에 위치한다. The viewing lens 18 is disposed to face the image display region 3a with the cover glass 3c having no power therebetween. For this reason, as an optical element with power, it is located in the position closest to the reflective display element 3.

또 본 실시형태의 제2 광학계(4B)는 조명 유닛(2)과 반사형 표시 소자(3) 사이의 광로 상에 걸쳐 설치되어 있고, 조명 유닛(2)으로부터의 조명광을 화상 표시 영역(3a) 상에 집광하는 구성으로 되어 있다. Moreover, the 2nd optical system 4B of this embodiment is provided on the optical path between the illumination unit 2 and the reflective display element 3, and the illumination light from the illumination unit 2 is image-displayed area 3a. It is a structure which condenses a phase.

다음에, 프로젝터(1)의 동작에 대해서 투영 광학계(4)의 광학 작용을 중심으 로 설명하기로 한다. Next, the operation of the projector 1 will be described centering on the optical action of the projection optical system 4.

소정의 타이밍에 따라서 소정의 파장광으로서 조명 유닛(2)으로부터 출사되는 조명광은, 도 2에 도시한 바와 같이 제2 광학계(4B)를 투과하여 집광된다. 그리고, 커버 글래스(3c)를 투과하고, 화상 표시 영역(3a)의 중심 법선(3b)에 대해서 비스듬히 아래쪽으로부터 입사한다. Illumination light emitted from the illumination unit 2 as a predetermined wavelength light in accordance with a predetermined timing is collected through the second optical system 4B as shown in FIG. 2. Then, the light penetrates the cover glass 3c and enters at an angle from the lower side to the center normal line 3b of the image display area 3a.

화상 표시 영역(3a) 상의 각 공간 변조 요소는 소정의 파장, 타이밍에 따른 화상 신호에 따라서, 예를 들면, 조명광을 투영 광학계(4)에 입사하는 방향으로 반사하는 온 상태와, 조명광을 투영 광학계(4)에 입사하지 않는 방향으로 안내하는 오프 상태로 구동된다. Each spatial modulation element on the image display area 3a is in an on state in which, for example, the illumination light is reflected in the direction of incidence into the projection optical system 4 according to an image signal according to a predetermined wavelength and timing, and the illumination optical system is projected. It is driven to the off state which guides in the direction which does not inject into (4).

이 때문에, 화상 표시 영역(3a) 상에는 온 상태의 공간 변조 요소에서 반사된 광에 의해 화상이 표시된다. 이들 반사광은 커버 글래스(3c)를 투과하여 제2 광학계(4B)에 입사하고, 제2 광학계(4B)의 굴절 작용을 받아 집광되면서 제1 광학계(4A)측으로 출사된다. For this reason, an image is displayed on the image display area 3a by the light reflected by the spatial modulation element of an on state. These reflected light passes through the cover glass 3c and enters the second optical system 4B. The reflected light is condensed under the refractive action of the second optical system 4B and emitted to the first optical system 4A.

이 때, 시야 렌즈(18)를 광축(4a)에 대해서 거리(b)만큼 평행 편심시키고 있기 때문에, 시야 렌즈(18)가 광축(4a)과 동축인 경우에 비해, 광의 굴절 방향이 편심 방향, 편향량에 따라서 변화된다. 따라서, 시야 렌즈(18)의 파워, 초점 거리에 따라서 제1 광학계(4A)로의 입사 위치, 입사각이 변경된다. At this time, since the viewing lens 18 is eccentrically parallel to the optical axis 4a by the distance b, the direction of refraction of the light is in the eccentric direction, compared with the case where the viewing lens 18 is coaxial with the optical axis 4a. It changes according to the amount of deflection. Therefore, the incidence position and incidence angle into the first optical system 4A are changed in accordance with the power and focal length of the viewing lens 18.

이 때, 시야 렌즈(18)는 확대 투영을 하는 투영 광학계(4)에서, 반사형 표시 소자(3)의 반사광이 최초로 통과하는 파워를 갖는 광학 소자이기 때문에, 상대적으로 광속 직경이 작은 광으로서 투과한다. 이 때문에, 시야 렌즈(18)의 굴절 작용은 구면 수차 등의 결상 성능보다, 왜곡 수차나 상면(像面) 만곡 등의 투영면에서의 결상 위치의 기하학적인 어긋남량에 따른 수차에 영향을 미치는 것으로 되어 있다. 예를 들면, 평행 편심은 주로 왜곡 수차에 영향을 미치고, 경사 편심은 주로 상면 만곡에 영향을 미친다. At this time, since the viewing lens 18 is an optical element having a power for the reflected light of the reflective display element 3 to pass first in the projection optical system 4 for enlarged projection, it is transmitted as light having a relatively small beam diameter. do. For this reason, the refractive action of the viewing lens 18 affects the aberration according to the geometrical deviation of the imaging position in the projection surface, such as distortion aberration and image curvature, rather than imaging performance such as spherical aberration. have. For example, parallel eccentricity mainly affects distortion aberration, and oblique eccentricity mainly affects top surface curvature.

그리고, 평행 편심량(b)을 적당히 설정함으로써, 후단의 광학 소자에 비해 작은 편심량으로도 왜곡 수차를 저감시키거나, 대칭성을 개선할 수 있다. By setting the parallel eccentricity b appropriately, the distortion aberration can be reduced or the symmetry can be improved even with a small eccentricity compared with the optical element of the rear stage.

이러한 편심을 행함으로써, 화상 투영 영역과 다른 투영면을 향하는 광로에서의 수차는 오히려 나빠진다는 것을 생각할 수 있으나, 오프셋 투영에서는 그러한 영역에 화상을 투영하지 않으므로, 아무런 문제가 되지 않는다. 이와 같이, 본 실시형태는 투영 광학계(4)의 모든 화각 내의 수차 분포를 변경하여, 화상 투영 영역 부분의 수차의 향상을 도모하는 것이다. By carrying out such eccentricity, it is conceivable that the aberration in the optical path toward the projection plane different from the image projection area becomes rather poor, but in the offset projection, since the image is not projected on such an area, there is no problem. Thus, in this embodiment, the aberration distribution in all angles of view of the projection optical system 4 is changed, and the aberration of the image projection area part is improved.

제2 광학계(4B)로부터 출사된 광은 제1 광학계(4A)로 입사하고, 광로를 따라서 제7 렌즈(17), 제6 렌즈(16), 제5 렌즈(15), 제4 렌즈(14), 제3 렌즈(13), 제2 렌즈(12), 제1 렌즈(11)를 투과하여 각각에 의해 굴절 작용을 받아서, 도 1에 도시한 바와 같이 투영 광학계(4)의 배율에 대응하여, 광축(4a)에 대해서 비스듬히 위쪽으로 연장되는 투영 중심축(5a)을 중심으로 하여 화각(θ1)의 범위를 나아가 스크린(6) 상에서 결상된다. Light emitted from the second optical system 4B is incident on the first optical system 4A, and the seventh lens 17, the sixth lens 16, the fifth lens 15, and the fourth lens 14 along the optical path. ), The third lens 13, the second lens 12, and the first lens 11 are transmitted to each other to be refracted by each other, and as shown in FIG. 1, corresponding to the magnification of the projection optical system 4. And the image is formed on the screen 6 by extending the range of the angle of view θ1 around the projection center axis 5a extending obliquely upward with respect to the optical axis 4a.

이와 같이 하여, 화상 표시 영역(3a)에 표시된 화상이 스크린(6) 상에 확대 투영된다. 이 때, 스크린(6) 상의 투영 위치는 투영 광학계(4)의 배율과 화상 표시 영역(3a)의 중심 법선(3b)의 평행 편심량(a)에 의해 대략 결정되고, 투영 위치에서 의 왜곡 수차가 제2 광학계(4B)의 평행 편심량(b)에 의해 개선된다. 그 결과, 프로젝터(1)에 의해 고화질의 화상을 오프셋 투영할 수 있다. In this way, the image displayed on the image display area 3a is enlarged and projected on the screen 6. At this time, the projection position on the screen 6 is approximately determined by the magnification of the projection optical system 4 and the parallel eccentricity a of the center normal 3b of the image display area 3a, and the distortion aberration at the projection position is This is improved by the amount of parallel eccentricity b of the second optical system 4B. As a result, the projector 1 can project offset images of high quality.

다음에, 본 실시형태의 변형예에 대해서 설명하기로 한다. 모두 상기한 바와 동일한 구성을 가지며, 광학 소자의 편심을 바꾼 것이다. Next, the modification of this embodiment is demonstrated. All have the same structure as mentioned above, and the eccentricity of the optical element was changed.

제1 변형예에서는 제2 광학계(4B)를 평행 편심시키는 대신에, 기준축 및 반사형 표시 소자(3)의 평행 편심 방향에 각각 직교하는 축 회전의 경사 편심을 부가하는 것이다. 이 경우, 회전 방향에 의해 반사형 표시 소자(3)의 평행 편심에 의한 왜곡 수차를 개선할 수 있다. In the first modification, instead of parallel eccentricity of the second optical system 4B, an inclination eccentricity of axial rotation orthogonal to the parallel eccentric direction of the reference axis and the reflective display element 3 is added. In this case, the distortion aberration caused by the parallel eccentricity of the reflective display element 3 can be improved by the rotational direction.

제2 변형예에서는 상기한 제1 실시형태에서, 제2 광학계(4B)에 부가하여 제1 광학계(4A) 내의 광학 소자의 일부를 평행 편심시킨다. 이 경우, 왜곡 수차 등에 대해서 영향이 다른 또 다른 광학 소자의 평행 편심을 조합하기 때문에 세밀한 수차 보정을 행할 수 있다. 또, 제1 광학계(4A)의 광학 소자의 일부와 제2 광학계(4B) 사이에 각각 최적의 편심량을 부여함으로써, 다른 수차에 대한 영향을 저감시킬 수 있다. In the second modification, in the first embodiment described above, part of the optical element in the first optical system 4A is parallelly eccentric in addition to the second optical system 4B. In this case, fine aberration correction can be performed because the parallel eccentricity of another optical element having an influence on distortion aberration or the like is combined. In addition, by providing an optimal amount of eccentricity between a part of the optical element of the first optical system 4A and the second optical system 4B, the influence on other aberrations can be reduced.

또한, 이 경우, 투영 광학계(4)의 기준축이 되는 제1 광학계(4A)의 광축(4a)이란, 편심된 광학 소자를 제외한 제1 광학계(4A)의 광축을 의미한다. In this case, the optical axis 4a of the first optical system 4A serving as the reference axis of the projection optical system 4 means the optical axis of the first optical system 4A except for the eccentric optical element.

제3 변형예에서는 상기 제1 실시형태, 제1 변형예 및 제2 변형예에서, 기준축 및 반사형 표시 소자(3)의 평행 편심 방향에 각각 직교하는 축 회전의 경사 편심을 부가하는 것이다. In the third modification, in the first embodiment, the first modification, and the second modification, the inclination eccentricity of axial rotation perpendicular to the parallel eccentric direction of the reference axis and the reflective display element 3 is added.

이 경우, 경사 편심은, 상술한 바와 같이 주로 상면 만곡에 영향을 미치므 로, 상면 위치에 어긋남에 의한 화상의 흐려짐 등을 개선하여, 고화질의 오프셋 투영을 행할 수 있게 된다. In this case, the inclination eccentricity mainly affects the curvature of the image as described above, so that the blurring of the image due to the deviation of the image position and the like can be improved, and high-quality offset projection can be performed.

경사 편심시킬 수 있는 것은 반사형 표시 소자(3), 제2 광학계(4B) 및 제1 광학계(4A)의 일부의 광학 소자이다. Incidentally, it is the optical element of the reflective display element 3, the 2nd optical system 4B, and a part of 1st optical system 4A which can be tilted.

경사 편심의 방향과 편심량은 투영 광학계(4)의 구성에 따라서 다른 수차에 대한 영향을 고려하여 적당히 설정할 수 있다. 예를 들면, 평행 편심에 의해 왜곡 수차가 개선되더라도 상면 만곡이 악화될 수 있는데, 이 경우, 상면 만곡의 악화를 없애는 방향으로 경사 편심을 가함으로써, 왜곡 수차와 상면 만곡이 각각 양호해지도록 할 수 있다. The direction and the amount of eccentricity of the inclination eccentricity can be appropriately set in consideration of the influence on other aberrations depending on the configuration of the projection optical system 4. For example, even if the distortion aberration is improved by parallel eccentricity, the top surface curvature may deteriorate. In this case, by applying the inclination eccentricity in a direction to eliminate the deterioration of the top surface curvature, the distortion aberration and the top surface curvature may be improved. have.

[제2 실시형태]Second Embodiment

본 발명의 제2 실시형태에 따른 투영 광학계 및 화상 투영 장치에 대해서 설명하기로 한다. The projection optical system and the image projector according to the second embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 화상 투영 장치의 개략 구성을 나타내는 모식적인 정면도이다. 도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 화상 투영 장치에 사용하는 투영 광학계의 구성을 나타내는 광축을 포함하는 단면의 개략 구성도이다. It is a typical front view which shows schematic structure of the image projection apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a schematic block diagram of the cross section containing the optical axis which shows the structure of the projection optical system used for the image projection apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

본 실시형태의 프로젝터(10)는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 실시형태의 프로젝터(1)에서 반사형 표시 소자(3)를 대신하여 투과형 표시 소자(7)를 구비하고, 조명 유닛(2)의 조사 방향을 투과형 표시 소자(7)의 표시면의 이면측으로 바꾼 점이 다르다. 이하, 상기 제1 실시형태와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다. As shown in FIG. 3, the projector 10 of the present embodiment includes a transmissive display element 7 in place of the reflective display element 3 in the projector 1 of the first embodiment, and is provided with an illumination unit. The point which changed the irradiation direction of (2) to the back surface side of the display surface of the transmissive display element 7 differs. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.

투과형 표시 소자(7)는 조명 유닛(2)에 의해 표시면 이면측으로부터 조사 타이밍에 따라서 조사되는 파장의 조명광을 화상 신호에 따라서 공간 변조하고, 색 분해된 화상을 화상 표시 영역(7a)에 표시하는 것이다. 투과형 표시 소자(7)로는, 예를 들면 액정 표시 디바이스(LCD)를 채용할 수 있다. The transmissive display element 7 spatially modulates the illumination light of the wavelength irradiated by the illumination unit 2 from the display surface rear surface side according to the irradiation timing in accordance with the image signal, and displays the color-separated image in the image display area 7a. It is. As the transmissive display element 7, a liquid crystal display device (LCD) can be adopted, for example.

본 실시형태에서는 설명의 편의상, 투과형 표시 소자(7)를 단일판의 구성으로 하고 있으나, 조명광(R, G, B)에 따른 3판 구성 LCD 등의 투과형 공간 변조 소자를 설치하여, 각각의 투과형 공간 변조 소자를 투과한 광을 색 합성하는 구성으로 하는 것이 일반적인 형태이다. 이 경우는, 투영 광학계(4)와 투과형 표시 소자(7) 사이에 색 합성 광학 요소를 필요로 하나, 본 설명에서는 생략했다. 또한, 이러한 구성에서는, 색 합성 광학 요소에 의해 3가지 투과형 공간 변조 소자의 표시면이 각각 광학적으로 등가인 위치에 배치된 화상 표시 영역을 이루고 있다. In the present embodiment, for convenience of explanation, the transmissive display element 7 is configured as a single plate, but a transmissive spatial modulator such as a three-plate constitution LCD according to the illumination light R, G, and B is provided, and each transmissive type is provided. It is a general form to make the structure which color-combines the light which permeate | transmitted the space modulation element. In this case, although the color combining optical element is needed between the projection optical system 4 and the transmission type display element 7, it abbreviate | omitted in this description. Further, in such a configuration, the display surfaces of the three transmissive spatial modulation elements are each formed at an optically equivalent position by the color synthesizing optical element.

화상 표시 영역(7a)은 특별히 도시하지는 않았으나, 예를 들면, 화상 신호의 화소 단위에 따른 다수의 공간 변조 요소가 표시 평면 상에 격자 모양으로 배열되어 이루어진다. 본 실시형태에서는 예를 들면, 장변×단변이 W×H인 직사각형 모양으로 설치되어 있다. 중심 법선(7b)은 화상 표시 영역(7a)의 중심에서의 표시 평면의 법선을 나타낸다. Although the image display area 7a is not particularly shown, for example, a plurality of spatial modulation elements corresponding to pixel units of the image signal are arranged in a lattice shape on the display plane. In this embodiment, the long side x short side is provided in the rectangular shape which is WxH, for example. The center normal 7b represents the normal of the display plane at the center of the image display area 7a.

투과형 표시 소자(7)의 화상 표시 영역(7a)은, 투영 광학계(4)에 대해서 제1 실시형태의 반사형 표시 소자(3)와 동일한 위치 관계에 배치되어 있다. 즉, 투영 광학계(4)의 상면 상에서 중심 법선(7b)이 제1 광학계(4A)의 광축(4a)에 대해서 투영면의 방향과 반대측으로 거리(a)만큼 평행 편심된 위치에 배치되어 있다. The image display region 7a of the transmissive display element 7 is disposed in the same positional relationship with the reflective display element 3 of the first embodiment with respect to the projection optical system 4. That is, on the image plane of the projection optical system 4, the center normal line 7b is arrange | positioned at the position parallel eccentrically by distance a with respect to the optical axis 4a of the 1st optical system 4A on the opposite side to the direction of a projection surface.

또한, 축 오프셋(Δh)도 상기 제1 실시형태와 마찬가지로 정의된다. The axis offset Δh is also defined in the same manner as in the first embodiment.

이와 같이 본 실시형태의 프로젝터(10)는 표시 소자로서 반사형 표시 소자(3)를 대신하여 투과형 표시 소자(7)를 사용한 예로 되어 있다. As described above, the projector 10 of the present embodiment uses the transmissive display element 7 instead of the reflective display element 3 as the display element.

이 때문에, 조명광을 투과형 표시 소자(7)의 이면측에서 조사할 수 있기 때문에, 조명 유닛(2)을 투영 광학계(4)에 간섭하지 않도록 배치하기 쉬워져 장치 레이아웃의 자유도를 향상시킬 수 있다. For this reason, since illumination light can be irradiated from the back surface side of the transmissive display element 7, it is easy to arrange | position the illumination unit 2 so that it may not interfere with the projection optical system 4, and the freedom of device layout can be improved.

또 투영 광학계로는, 조명 유닛(2)으로부터의 조명광이 제2 광학계(4B)를 투과하지 않고 표시 소자로 유도되는 점만이 다르므로, 표시 소자에서 스크린(6)까지의 광로 및 광학 작용에 관한 작용 효과는 제1 실시형태의 경우와 동일하다. In addition, since the projection optical system differs only in that the illumination light from the illumination unit 2 is guided to the display element without passing through the second optical system 4B, the optical path from the display element to the screen 6 and the optical action are different. The effects are the same as in the case of the first embodiment.

따라서, 화상 표시 영역(7a)에 표시된 화상은, 투영 광학계(4)에 의해 스크린(6) 상에 확대 투영된다. 이 때, 스크린(6) 상의 투영 위치는, 화상 표시 영역(7a)의 중심 법선(7b)의 평행 편심량(a)에 의해 대략 결정되며, 투영 위치에서의 왜곡 수차가 제2 광학계(4B)의 평행 편심량(b)에 의해 개선된다. 따라서, 프로젝터(10)에 의해 고화질의 화상을 오프셋 투영할 수 있다. Therefore, the image displayed on the image display area 7a is enlarged and projected on the screen 6 by the projection optical system 4. At this time, the projection position on the screen 6 is approximately determined by the parallel eccentricity a of the central normal line 7b of the image display area 7a, and the distortion aberration at the projection position is determined by the second optical system 4B. It is improved by the parallel eccentricity b. Therefore, the projector 10 can offset-project a high quality image.

또 제1 실시형태의 각 변형예는 본 실시형태에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다. In addition, each modification of 1st Embodiment is applicable also to this embodiment similarly.

또한, 상기한 제1 실시형태의 설명에서는, 조명 유닛(2)으로부터의 조명광을 제2 광학계(4B)에 투과시켜 화상 표시 영역(3a)으로 유도하는 구성인 경우를 예로 들어 설명했으나, 반사형 표시 소자(3)를 사용하는 경우의 구성은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 조명 유닛(2) 내에서 조명광의 수속 정도를 적당히 설정해 두 고, 제2 광학계(4B)를 투과시키지 않고 화상 표시 영역(3a)을 조명할 수도 있다. In addition, in the above description of the first embodiment, the case where the illumination light from the illumination unit 2 is transmitted through the second optical system 4B to guide the image display area 3a has been described as an example. The configuration in the case of using the display element 3 is not limited to this. For example, the degree of convergence of the illumination light in the illumination unit 2 can be set appropriately, and the image display area 3a can be illuminated without transmitting the second optical system 4B.

또 상기한 설명에서는, 제2 광학계(4B)가 단일 렌즈로 구성되는 경우를 예로 들어 설명했으나, 제2 광학계(4B)는 렌즈군으로 구성되어 있을 수도 있다. In the above description, the case where the second optical system 4B is composed of a single lens has been described as an example, but the second optical system 4B may be composed of a lens group.

또 상기한 설명에서는, 표시 소자가 하나의 공간 변조 소자 또는 복수의 공간 변조 소자와 색 합성 광학 요소로 이루어지고, 이들 공간 변조 소자의 화상 표시면이 화상 표시 영역인 경우를 예로 들어 설명했으나, 표시 소자의 화상 표시 영역은, 예를 들면 공간 변조 소자의 화상 표시면의 화상을 다른 표시면으로 릴레이하여 형성할 수도 있다. In the above description, the case where the display element is composed of one spatial modulation element or a plurality of spatial modulation elements and color combining optical elements, and the image display surface of these spatial modulation elements is an image display area has been described as an example. The image display area of the element may be formed, for example, by relaying an image of the image display surface of the spatial modulation element to another display surface.

또 상기한 설명에서는, 화상 투영 장치로서 장치의 외부에 설치된 투영면에 화상을 투영하는, 이른바 프론트 프로젝션 방식의 프로젝터를 예로 들어 설명했으나, 장치의 외주부에 설치된 투과형 스크린에 장치 내부측으로부터 화상을 투영하는, 이른바 리어 프로젝션 방식의 프로젝터에 사용할 수도 있다. In addition, in the above description, a front-projection type projector that projects an image onto a projection surface provided on the outside of the device as an image projection device has been described as an example, but the image is projected from the inside of the device on a transmissive screen provided on the outer periphery of the device. It can also be used for a so-called rear projection projector.

또 상기한 설명에서는, 표시 소자의 축 오프셋 방향을 단변 방향으로 하여 설명했으나, 축 오프셋 방향은 단변 방향에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 장변 방향 또는 임의의 방향으로 축 오프셋하여 오프셋 투영을 하는 경우라도, 그 축 오프셋 방향에 따라서 광학 소자의 오프셋 방향을 바꿈으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다. In the above description, the axial offset direction of the display element is described as the short side direction, but the axial offset direction is not limited to the short side direction. For example, even when the offset projection is performed by the axial offset in the long side direction or in any direction, the same effect can be obtained by changing the offset direction of the optical element in accordance with the axial offset direction.

또 상기한 설명에서는 표시 소자, 제2 광학계, 제1 광학계의 일부의 광학 소자의 편심은 일정하다고 설명했으나, 편심 가변 기구(미도시)를 설치하여, 필요에 따라서 수동 또는 자동으로 조정할 수 있도록 할 수도 있다. 이러한 편심 가변 기 구는 표시 소자, 제2 광학계 또는 제1 광학계의 편심된 일부의 광학 소자 각각을 고정시키는 홀더 자체이거나, 홀더의 각도나 배치 위치를 조정하는 것일 수가 있다. 이러한 위치나 각도를 조정하는 기구는 잘 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.In the above description, the eccentricity of the display element, the second optical system, and some optical elements of the first optical system is described as being constant. It may be. Such an eccentric variable mechanism may be a holder itself for fixing each of the display element, the second optical system, or some of the eccentric optical elements of the first optical system, or may be an angle or an arrangement position of the holder. Mechanisms for adjusting such a position or angle are well known and thus a detailed description thereof will be omitted.

또 상기한 각 실시형태, 각 변형예에 기재된 구성 요소는, 기술적으로 가능하다면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 적당히 조합하여 실시할 수 있다. Moreover, the component described in each said embodiment and each modified example can be implemented combining suitably within the range of the technical idea of this invention, if technically possible.

여기서, 상기 각 실시형태의 용어와 특허 청구 범위의 용어의 대응 관계에 대해서, 명칭이 다른 경우에 대해서 설명하기로 한다. Here, the case where a name differs about the relationship of the term of each said embodiment and the term of a claim is demonstrated.

프로젝터(1, 10)는 각각 화상 투영 장치의 일실시형태이다. 반사형 표시 소자(3), 투과형 표시 소자(7)는 각각 표시 소자의 일실시형태이다. 광축(4a)은 기준축에 대응된다. The projectors 1 and 10 are each one embodiment of an image projector. The reflective display element 3 and the transmissive display element 7 are each one embodiment of a display element. The optical axis 4a corresponds to the reference axis.

[실시예]EXAMPLE

다음에, 상기에서 설명한 제1 실시형태 및 그 변형예의 투영 광학계의 제1 실시예 내지 제4 실시예, 및 종래 기술에 따른 투영 광학계의 비교예에 대해서 설명하기로 한다. 단, 제2 실시형태에서도 투영면과 표시면 사이의 구성은 같으므로, 하기의 각 실시예는 제2 실시형태의 실시예가 되기도 한다. Next, the first to fourth examples of the projection optical system of the first embodiment and the modifications thereof described above, and the comparative examples of the projection optical system according to the prior art will be described. However, also in 2nd Embodiment, since the structure between a projection surface and a display surface is the same, each Example below may become an Example of 2nd Embodiment.

도 5는 본 발명의 제1 실시형태 및 그 변형예에 따른 투영 광학계의 각 실시예의 개략적인 구성 및 그 광로를 나타내는 광축을 포함하는 단면의 개략적인 광로도이다. 각 실시예에서는 일부의 광학 소자가 편심되어 있으나, 각각의 편심량은 아주 적기 때문에, 각 실시예 모두 공통 도면을 사용하여 설명하기로 한다. FIG. 5 is a schematic optical path diagram of a cross section including an optical axis showing a schematic configuration of each example of the projection optical system according to the first embodiment of the present invention and its modification and the optical path thereof. Although some optical elements are eccentric in each embodiment, since each amount of eccentricity is very small, all the embodiments will be described using common drawings.

이하에서는, 광축(4a)에 직교하는 방향 중, 스크린(6)의 평행 편심 방향(도 1, 2, 5의 도시 상방향)을 순방향으로 하여 Y축을 설정하고, 그와 직교하는 방향, 지면 앞 방향을 순방향으로 하여 X축을 설정한다. 즉, 화상 표시 영역(3a)은 X축 방향으로 폭(W), Y축 방향으로 높이(H)의 직사각형 모양으로 이루어져 있으며, 제1 실시형태의 평행 편심(b)은 Y축 역방향으로의 편심으로 되어 있다. Hereinafter, in the direction orthogonal to the optical axis 4a, the Y axis is set with the parallel eccentric direction of the screen 6 (upper direction shown in FIGS. 1, 2, and 5) as the forward direction, and the direction orthogonal thereto and the front of the paper. Set the X axis to the forward direction. That is, the image display area 3a has a rectangular shape having a width W in the X-axis direction and a height H in the Y-axis direction, and the parallel eccentric b of the first embodiment is eccentric in the Y-axis reverse direction. It is.

제1 실시예는 제2 광학계(4B)를 Y축 역방향으로 O.3mm만큼 평행 편심된 실시예이다. 본 실시예는 상기 제1 실시형태의 일례로 되어 있다. The first embodiment is an embodiment in which the second optical system 4B is parallel eccentrically by 0.3 mm in the Y-axis reverse direction. This example is an example of the first embodiment.

제2 실시예는 제1 실시예에서 화상 표시 영역(화상면)을 커버 글래스(3c)와 함께 지면 시계 방향으로 6분만큼 더 경사 편심된 실시예이다. 본 실시예는 상기 제1 실시형태의 제3 변형예의 일례로 되어 있다The second embodiment is an embodiment in which the image display area (image surface) is inclined eccentrically by 6 minutes in the clockwise direction along with the cover glass 3c in the first embodiment. This example is an example of the third modification of the first embodiment.

제3 실시예는 제2 광학계(4B)를 지면 시계 방향으로 1.5도(1도 30분)만큼 경사 편심된 실시예이다. 본 실시예는 상기 제1 실시형태의 제1 변형예의 일례로 되어 있다.The third embodiment is an embodiment in which the second optical system 4B is inclined eccentrically by 1.5 degrees (1 degree 30 minutes) in the clockwise direction of the paper. This example is an example of the first modification of the first embodiment.

제4 실시예는 제3 실시예에서, 제1 광학계(4A)의 제1 렌즈(11)를 지면 시계 방향으로 33분만큼 더 경사 편심된 실시예이다. 본 실시예는 상기 제1 실시형태의 제3 변형예의 다른 예로 되어 있다. The fourth embodiment is an embodiment in which the first lens 11 of the first optical system 4A is inclined eccentrically by 33 minutes in the clockwise direction in the third embodiment. This example is another example of the third modified example of the first embodiment.

비교예는 종래예에 대한 수차 저감 비율을 산출하기 위해서 계산한 것으로, 제1 실시예에서 제2 광학계(4B)의 평행 편심을 Omm, 즉, 광축(4a)에 대해서 동축에 배치한 예이다. The comparative example was calculated in order to calculate the aberration reduction ratio with respect to the conventional example. In the first embodiment, the parallel eccentricity of the second optical system 4B is arranged coaxially with respect to Omm, that is, the optical axis 4a.

어떠한 것도 반사형 표시 소자(3)는 어스펙트비 4:3의 O.55인치 DMD를 사용 하는 것으로 한다. 즉, 화상 표시 영역(3a)의 크기는 W=11.2mm, H=8.4mm이다. 그리고, 축 오프셋(Δh)은 %표시로 하여 Δh=130%로 하고 있다. In any case, the reflective display element 3 uses an O.55 inch DMD having an aspect ratio of 4: 3. That is, the size of the image display area 3a is W = 11.2 mm and H = 8.4 mm. In addition, the axis offset (DELTA) h is set to% display, and it sets (DELTA) h = 130%.

이 실시예들의 초점 거리는 16.4mm, F값은 2.3이다. The focal length of these embodiments is 16.4 mm and the F value is 2.3.

물체 거리가 무한원인 렌즈 데이터를 하기의 표 1에 나타낸다. 도 5에 표기된 ri, di(i는 정수)는 표 1의 ri, di에 대응한다. 길이의 단위는 mm이다. 또한, 굴절율에 대해서는 d선(파장 587.56nm)에 대한 것을 표기하고 있다. Lens data having an infinite object distance is shown in Table 1 below. R i and d i (i is an integer) shown in FIG. 5 correspond to r i and d i in Table 1. The unit of length is mm. In addition, about refractive index, the thing with respect to d line | wire (wavelength 587.56 nm) is described.

Figure 112007014749422-pat00001
Figure 112007014749422-pat00001

여기서, y1은 평행 편심량을 나타내고, α1, α2, α3은 경사 편심량을 나타내며, 각 실시예에 따라서 하기의 표 2의 값을 취한다. 각각의 방향은 상기에서 설명한 바와 같다(도 5 화살표를 참조). Here, y 1 represents the amount of parallel eccentricity, and α 1 , α 2 , and α 3 represent the amount of inclination eccentricity, and the values in Table 2 below are taken according to the examples. Each direction is as described above (see FIG. 5 arrow).

y1(mm)y 1 (mm) α1(분)α 1 (min) α2(도)α 2 (degrees) α3(분)α 3 (min) 제1실시예First embodiment 0.30.3 00 00 00 제2실시예Second embodiment 0.30.3 00 00 66 제3실시예Third embodiment 00 00 1.51.5 00 제4실시예Fourth embodiment 00 3333 1.51.5 00 비교예Comparative example 00 00 00 00

다음에, 각 실시예, 비교예의 왜곡 수차와 상면 만곡의 계산 결과에 대해서 설명하기로 한다. Next, the calculation result of the distortion aberration and the image surface curvature of each Example and a comparative example is demonstrated.

이들 계산은 역광선 추적을 행하여 화상 표시 영역(3a) 위의 값으로 구했다. These calculations were performed by back light tracing to obtain the values on the image display area 3a.

도 6은 비교예의 왜곡 수차를 나타내는 벡터도이다. 왜곡 수차를 나타내는 벡터도의 횡축은 X축 방향의 상 높이(이하, X상 높이), 종축은 Y축 방향의 상 높이(이하, Y상 높이)를 나타내고, 각각의 단위는 mm이다. 또 왜곡 수차의 계산 위치는 화살표 시작점의 격자점으로 설정되고, 화살표 방향에서 왜곡 수차의 방향을 나타내고, 도면 중의 스케일에 대한 화살선의 길이로 왜곡 수차의 크기를 나타내고 있다(이하도 동일함). 도 7a 및 도 7b는 각각 제1 실시예 및 제2 실시예의 왜곡 수차를 나타내는 벡터도이다. 도 8a 및 도 8b는 각각 제3 실시예 및 제4 실시예의 왜곡 수차를 나타내는 벡터도이다. 도 9는 각 실시예, 비교예의 상면 만곡의 계산 위치를 나타내는 모식도이다. 6 is a vector diagram illustrating distortion aberration of the comparative example. The horizontal axis of the vector diagram showing the distortion aberration represents the image height in the X-axis direction (hereinafter referred to as the X-phase height), and the vertical axis represents the image height in the Y-axis direction (hereinafter referred to as the Y-phase height), and each unit is mm. The calculation position of the distortion aberration is set to the lattice point of the start point of the arrow, indicates the direction of the distortion aberration in the direction of the arrow, and indicates the magnitude of the distortion aberration by the length of the arrow with respect to the scale in the figure (the same applies hereinafter). 7A and 7B are vector diagrams showing distortion aberrations of the first and second embodiments, respectively. 8A and 8B are vector diagrams showing distortion aberrations of the third and fourth embodiments, respectively. It is a schematic diagram which shows the calculation position of the upper surface curvature of each Example and a comparative example.

각 실시예에 대해서 왜곡 수차의 최대값 Dmax(mm)과 개선율(%)을 다음 표 3에 나타낸다. The maximum value Dmax (mm) and the improvement rate (%) of distortion aberration for each Example are shown in Table 3 below.

여기서, 개선율은 비교예의 Dmax에서 각 실시예의 Dmax를 빼고 비교예의 Dmax로 나눈 비율이다. Here, the improvement rate is the ratio divided by Dmax of the comparative example by subtracting Dmax of each example from Dmax of the comparative example.

Figure 112007014749422-pat00002
Figure 112007014749422-pat00002

각 실시예에 대해서, 상면 만곡의 계산 결과를 다음 표 4에 나타낸다. About each Example, the calculation result of top surface curvature is shown in following Table 4.

Figure 112007014749422-pat00003
Figure 112007014749422-pat00003

여기서, 각 상면 만곡량 C++, C+-, C-+, C--, C00은 화상 표시 영역(3a)의 각 정점 위치와 중심 위치에서의 값이고, 도 9에 도시한 바와 같이 각각 x축 순방향 또 Y축 순방향의 정점(3d), X축 순방향 또 Y축 역방향의 정점(3e), X축 역방향 또 Y축 순방향의 정점(3f), X축 역방향 또 Y축 역방향의 정점(3g)과 중심 법선(3b)과의 교점의 중심 위치에 대응하는 것이며, 단위는 mm이다. Here, each of the field curvature amount of C ++, C + -, C - +, C -, C 00 is the value at each peak position and the center position of the image display area (3a), as shown in FIG. 9 Vertices 3d in the x-axis and Y-axis forwards, vertices 3e in the X-axis and Y-directions, vertices 3f in the X-axis and Y-directions, and vertices in the X- and Y-directions, respectively. It corresponds to the center position of the intersection of 3g) and the center normal 3b, and a unit is mm.

또, max―min는, 즉 화상 표시 영역(3a) 내의 상면 만곡의 최대값과 최소값의 차이를 나타낸다. Max-min represents the difference between the maximum value and the minimum value of the upper surface curvature in the image display area 3a.

또 개선율은 상면 만곡의 편차 max―min에 대해서, 비교예의 값에서 각 실시예의 값을 빼고 비교예의 값으로 나눈 비율이다. In addition, the improvement rate is the ratio which the value of each Example was subtracted from the value of a comparative example and divided by the value of the comparative example with respect to the deviation max-min of upper surface curvature.

비교예의 왜곡 수차는, 도 6에 도시한 바와 같이 X상 높이의 중심의 Y상 높이 순방향측에서 왜곡 수차가 가장 작아지고, Y상 높이가 (-)측, X상 높이의 절대값이 커지는 측에서 각각 커지는 분포를 갖는다. 이 때문에, 피투영 화상의 상하 방향에 걸쳐 불균일한 왜곡이 발생하여 화질이 열화되는 것이다. As shown in Fig. 6, the distortion aberration of the comparative example has the smallest distortion aberration at the Y-phase height forward side of the center of the X-phase height, the Y-phase height is the (-) side, and the absolute value of the X-phase height is increased. Each has a larger distribution. For this reason, non-uniform distortion occurs over the up-down direction of the projected image, and image quality deteriorates.

비교예의 상면 만곡은 표 4에 나타낸 바와 같이, 도 9의 정점(3e, 3g)에서 큰 값을 갖는다. 이 때문에, 그 근방에서의 핀트가 맞지 않았다. The upper surface curvature of the comparative example has a large value at the vertices 3e and 3g of FIG. 9. For this reason, the focus in the vicinity did not match.

제1 실시예에서는 왜곡 수차가 도 7a에 도시한 바와 같이, 화상 표시 영역(3a)의 중심 위치에서 최소가 되고, 상하 방향의 수차 발생량의 대칭성이 양호하다. 또 표 3에 나타낸 바와 같이, Dmax도 비교예에 비해 13.7% 개선되었다. In the first embodiment, the distortion aberration is minimized at the center position of the image display region 3a as shown in Fig. 7A, and the symmetry of the amount of aberration generation in the vertical direction is good. As shown in Table 3, Dmax was also improved by 13.7% compared with the comparative example.

따라서, 본 실시예에서는 왜곡 수차의 발생 방향으로 제2 광학계(4B)를 평행 편심시킴으로써 왜곡 수차가 현격히 향상되었다. Therefore, in this embodiment, the distortion aberration is remarkably improved by parallel eccentricity of the second optical system 4B in the direction of generation of the distortion aberration.

한편, 표 4에 의하면, 상면 만곡은 전반적으로 비교예에 비해 악화되었다. On the other hand, according to Table 4, the upper surface curvature generally worsened compared with the comparative example.

제2 실시예에서는 왜곡 수차가 도 7b에 도시한 바와 같이, 거의 제1 실시예와 동일한 경향을 가지며, 또 표 3에 나타낸 바와 같이, Dmax도 비교예에 비해 12.2% 개선되었다. In the second embodiment, the distortion aberration tends to be almost the same as in the first embodiment, as shown in Fig. 7B, and as shown in Table 3, the Dmax was also improved by 12.2% compared with the comparative example.

따라서, 반사형 표시 소자(3)의 경사 편심을 가하더라도 제1 실시예와 거의 동일하게 왜곡 수차가 현격히 향상되었다. Therefore, even if the inclination eccentricity of the reflective display element 3 is applied, the distortion aberration is remarkably improved in the same manner as in the first embodiment.

한편, 표 4에 의하면, 상면 만곡은 제1 실시예보다 비교예에 가까운 값을 취하고, 상면 만곡의 편차는 비교예에 비해 3.0% 개선되었다. On the other hand, according to Table 4, the upper surface curvature took a value closer to the comparative example than the first example, and the variation in the upper surface curvature was improved by 3.0% compared with the comparative example.

이와 같이 평행 편심과 경사 편심을 조합함으로써 왜곡 수차, 상면 만곡 모두 개선되었다. By combining parallel eccentricity and oblique eccentricity, both distortion aberration and top surface curvature were improved.

제3 실시예에서는 왜곡 수차가 도 8a에 도시한 바와 같이, 거의 제1 실시예와 동일한 경향을 가지며, 또 표 3에 나타낸 바와 같이, Dmax도 비교예에 비해 3.6% 개선되었다. In the third embodiment, the distortion aberration tends to be almost the same as in the first embodiment, as shown in Fig. 8A, and as shown in Table 3, the Dmax was also improved by 3.6% compared with the comparative example.

이 때문에, 화상 왜곡의 개선 정도는 약간 적으나, 화상 왜곡의 대칭성이 양호해졌다. For this reason, although the improvement degree of image distortion is slightly small, the symmetry of image distortion became favorable.

한편, 표 4에 의하면, 상면 만곡은 비교예에 비해 악화되는 경향이 있다. On the other hand, according to Table 4, upper surface curvature tends to deteriorate compared with a comparative example.

제4 실시예에서는 왜곡 수차가 표 3에 나타낸 바와 같이, Dmax는 비교예에 비해 거의 동일(-0.7%)한 결과를 가지며, 도 8b에 도시한 바와 같이, 상하 방향의 대칭성은 거의 제1 실시예와 마찬가지로 양호하며, 화상 왜곡의 대칭성이 양호해졌다. In the fourth embodiment, as shown in Table 3, the distortion aberration has almost the same result (-0.7%) as compared with the comparative example, and as shown in FIG. 8B, the symmetry in the vertical direction is almost the first embodiment. It was good like the example, and the symmetry of image distortion became favorable.

한편, 표 4에 의하면, 상면 만곡은 제3 실시예에 비해 현저히 개선되었고, 비교예와도 거의 동일(-0.6%)한 결과를 갖는다. On the other hand, according to Table 4, the curvature of the upper surface was remarkably improved compared to the third example, and the result was almost the same as the comparative example (-0.6%).

이 결과들로부터, 제2 광학계(4B)는 평행 편심과 경사 편심 중 어느 하나도로 왜곡 수차를 개선할 수 있음을 알 수 있다. From these results, it can be seen that the second optical system 4B can improve the distortion aberration with either parallel eccentricity or oblique eccentricity.

또 반사형 표시 소자(3), 제1 광학계(4A)의 일부 광학 소자에 경사 편심을 가함으로써 상면 만곡을 개선할 수 있음을 알 수 있다. In addition, it can be seen that image curvature can be improved by applying oblique eccentricity to the reflective display element 3 and some optical elements of the first optical system 4A.

따라서, 이들 평행 편심과 경사 편심을 필요에 따라서 적당히 조합함으로써 왜곡 수차 및 상면 만곡을 개선할 수 있으며, 화질 향상을 도모할 수 있다. Therefore, by appropriately combining these parallel eccentricity and inclination eccentricity as needed, distortion aberration and image curvature can be improved, and image quality can be improved.

이 때, 편심 방향을 역전하면 수차의 변화 방향도 역전되므로, 필요에 따라서 광학 소자의 편심 방향을 바꿈으로써 전체 수차를 더욱 최적화할 수 있다.At this time, when the eccentric direction is reversed, the change direction of the aberration is also reversed, so that the overall aberration can be further optimized by changing the eccentric direction of the optical element as necessary.

본 발명의 투영 광학계 및 이를 이용한 화상 투영 장치에 의하면, 표시 소자측에 배치된 제2 광학계를 편심함으로써, 화상 표시 영역을 오프셋 투영하는 부분의 수차를 저감시킬 수 있으므로, 간단한 구성에 의해서 수차를 저감시키고 고화질의 화상을 투영할 수 있는 효과를 나타낸다.According to the projection optical system of the present invention and the image projection apparatus using the same, the aberration of the portion for offset-projecting the image display area can be reduced by eccentricity of the second optical system arranged on the display element side, thereby reducing the aberration by a simple configuration. And an effect of projecting a high quality image.

이러한 본원 발명인 투영 광학계 및 이를 이용한 화상 투영 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention, the projection optical system and the image projection apparatus using the same have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but this is merely exemplary, and those skilled in the art can various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

Claims (11)

피투영 화상을 화상 표시 영역에 표시하는 표시 소자와, 투영면에서 상기 표시 소자까지의 사이의 광로를 따라서 순차 배치된 제1 광학계와 제2 광학계를 가지며, 상기 표시 소자의 화상 표시 영역을 상기 제1 광학계의 광축에 대해서 편심된 위치에 확대 투영하는 투영 광학계로서, A display element for displaying a projected image in an image display area, and a first optical system and a second optical system sequentially arranged along an optical path between the projection surface and the display element, and the image display area of the display element is defined as the first optical element. A projection optical system for expanding and projecting at an eccentric position with respect to the optical axis of the optical system, 상기 제1 광학계의 광축을 기준축으로 했을 때, 상기 표시 소자의 화상 표시 영역이 적어도 평행 편심되어 배치됨과 동시에, 상기 제2 광학계가 편심되어 배치되며,When the optical axis of the first optical system is used as the reference axis, the image display area of the display element is disposed at least parallel to the eccentric, and the second optical system is arranged to be eccentric, 상기 제2 광학계는, 상기 표시 소자에 가장 가까운 위치에서 상기 표시 소자의 화상 표시 영역에 편심되어 위치하며 파워를 갖는 적어도 하나의 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계. And the second optical system includes at least one optical element eccentrically positioned in an image display area of the display element at a position closest to the display element and having power. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 표시 소자의 화상 표시 영역은 상기 기준축에 대해서 투영면의 방향과 반대측으로 평행 편심된 것을 특징으로 하는 투영 광학계.And the image display area of the display element is eccentrically parallel to the side opposite to the direction of the projection plane with respect to the reference axis. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 표시 소자의 상기 기준축에 대한 축 오프셋 Δh는, 상기 화상 표시 영역의 평행 편심한 거리를 상기 화상 표시 영역의 편심 방향의 변의 길이의 반으로 나눈 값으로 주어진다고 할 때, 하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.The axis offset Δh with respect to the reference axis of the display element is given by a value obtained by dividing the parallel eccentric distance of the image display area by half the length of the side of the eccentric direction of the image display area. Projection optical system characterized in that. <조건식 1><Condition 1> 0<Δh≤2.00 <Δh≤2.0 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 광학계는 상기 기준축에 대해서 평행 편심되어 배치된 것을 특징으로 하는 투영 광학계. And said second optical system is disposed parallel to the reference axis in an eccentric manner. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 광학계는 상기 기준축에 대해서 경사 편심되어 배치된 것을 특징으로 하는 투영 광학계.And the second optical system is disposed obliquely eccentric with respect to the reference axis. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 광학계의 편심을 수동 또는 자동으로 조정할 수 있는 편심 가변 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계. And an eccentric variable mechanism capable of manually or automatically adjusting the eccentricity of the second optical system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 광학계는 복수의 광학 소자를 포함하며, The first optical system includes a plurality of optical elements, 상기 복수의 광학 소자 중 적어도 하나의 광학 소자가 상기 기준축에 대해서 편심되어 배치된 것을 특징으로 하는 투영 광학계. At least one optical element of the plurality of optical elements is arranged eccentrically with respect to the reference axis. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 복수의 광학 소자 중 편심되어 배치된 적어도 하나의 광학 소자의 편심을 수동 또는 자동으로 조정할 수 있는 편심 가변 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 광학계.And an eccentric variable mechanism capable of manually or automatically adjusting the eccentricity of the at least one optical element arranged eccentrically among the plurality of optical elements. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 표시 소자의 화상 표시 영역이 상기 기준축에 대해서 경사 편심되어 배치된 것을 특징으로 하는 투영 광학계.And an image display region of the display element inclined eccentrically with respect to the reference axis. 제1항 내지 제 3항, 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 투영 광학계를 사용하여 상기 표시 소자의 화상 표시 영역의 화상을 확대 투영하는 화상 투영 장치.The image projection apparatus which enlarges and projects the image of the image display area | region of the said display element using the projection optical system as described in any one of Claims 1-3 and 5-10.
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